2019版高考物理大一轮复习第十章机械振动机械波第1讲机械振动学案.doc

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1、第1讲　机械振动[考试标准]知识内容必考要求加试要求说明简谐运动b1.不要求理解“相位”的概念.2.不要求定量讨论速度和加速度的变化.3.不要求根据简谐运动回复力的表达式证明物体做简谐运动.4.不要求掌握证明单摆在摆角很小的情况下做简谐运动的方法.5.不要求解决钟表快慢的调整问题.简谐运动的描述c简谐运动的回复力和能量b单摆c外力作用下的振动b一、简谐运动的描述描述简谐运动的物理量物理量定义意义位移由平衡位置指向质点所在位置的有向线段描述质点振动中某时刻的位置相对于平衡位置的位移振幅振动物体离开平衡位置的最大距离描述振动的强弱和能量周期振动物体完成一次全振动所需时间描述振动的快慢

2、，两者互为倒数：T＝频率振动物体单位时间内完成全振动的次数二、简谐运动的回复力和能量1.回复力(1)方向：总是指向平衡位置.(2)来源：属于效果力，可以是某一个力，也可以是几个力的合力或某个力的分力.2.能量特点弹簧振子运动的过程就是动能和势能相互转化的过程.(1)在最大位移处，势能最大，动能为零.(2)在平衡位置处，动能最大，势能最小.(3)在简谐运动中，振动系统的机械能守恒.自测1　(多选)下列有关简谐运动的说法正确的是(　　)A.做简谐运动的物体，受到的回复力的方向总是指向平衡位置B.平衡位置就是加速度为零的位置C.弹簧振子振动过程中动能和弹性势能相互转化，系统总机械能守恒

3、D.弹簧振子振动过程中，弹性势能增加时，弹簧的长度可能变短答案　ACD三、简谐运动的两种模型弹簧弹簧振子单摆示意图简谐运动条件(1)弹簧质量可忽略(2)无摩擦等阻力(3)在弹簧弹性限度内(1)摆线为不可伸缩的轻细线(2)无空气阻力(3)最大摆角很小回复力弹簧的弹力提供摆球重力沿圆弧切线方向的分力平衡位置弹簧处于原长处最低点周期与振幅无关T＝2π能量转化弹性势能与动能的相互转化，机械能守恒重力势能与动能的相互转化，机械能守恒自测2　(多选)发生下列哪一种情况时，单摆周期会增大(　　)A.增大摆球质量B.增大摆长C.减小单摆振幅D.将单摆由山下移至山顶答案　BD四、自由振动、受迫振动

4、和共振的关系比较　振动　自由振动受迫振动共振项目　　受力情况仅受回复力　受驱动力作用受驱动力作用振动周期或频率由系统本身性质决定，即固有周期T0或固有频率f0由驱动力的周期或频率决定，即T＝T驱或f＝f驱T驱＝T0或f驱＝f0振动能量振动物体的机械能不变　　由产生驱动力的物体提供　振动物体获得的能量最大自测3　(多选)研究单摆受迫振动规律时得到如图1所示的共振曲线，下列说法正确的是(　　)图1A.其纵坐标为振动位移B.其横坐标为固有频率C.单摆的固有周期为2sD.图象的峰值表示单摆共振时的振幅答案　CD命题点一　简谐运动的规律1.运动学特征：简谐运动的加速度与物体偏离平衡位置的位

5、移成正比，而方向相反，为变加速运动，远离平衡位置时，x、F、a、Ep均增大，v、Ek均减小，靠近平衡位置时则相反.2.对称性特征：(1)如图2所示，振子经过关于平衡位置O对称的两点P、P′(OP＝OP′)时，速度的大小、动能、势能相等，相对于平衡位置的位移大小相等.图2(2)振子由P到O所用时间等于由O到P′所用时间，即tOP＝tOP′.3.能量特征：振动的能量包括动能Ek和势能Ep，简谐运动过程中，系统动能与势能相互转化，系统的机械能守恒.例1　(多选)如图3所示，在光滑地面上一弹簧振子在A、B间做简谐运动，平衡位置为O，已知该振子的固有频率为f＝2Hz.振子在振动过程中，下列

6、说法正确的是(　　)图3A.振子在O位置，动能最大，势能最大B.振子由A位置向O位置运动，加速度减小，速度增大C.振子由A位置向O位置运动，振幅减小，机械能减小D.如果施加一个f＝2Hz的驱动力，该弹簧振子将发生共振现象答案　BD解析　振子在O点时弹簧的弹性势能是0，动能最大，故A错误；振子从A位置向O位置运动过程中，位移减小，由a＝－可知加速度减小，振子的速度增大，所以动能逐渐增大，但振幅不变，机械能不变，故B正确，C错误；该振子的固有频率为f＝2Hz，如果施加一个f＝2Hz的驱动力，根据共振的条件可知，该弹簧振子将发生共振现象，故D正确.变式1　(多选)做简谐运动的物体，当它

7、每次经过同一位置时，一定相同的物理量是(　　)A.相对平衡位置的位移B.速度C.回复力和加速度D.动能答案　ACD变式2　(多选)如图4所示，弹簧振子在B、C间振动，O为平衡位置，BO＝OC＝5cm，若振子从B到C的运动时间是1s，则下列说法中正确的是(　　)图4A.振子从B经O到C完成一次全振动B.振动周期是2s，振幅是5cmC.经过两次全振动，振子通过的路程是20cmD.从B开始经过3s，振子通过的路程是30cm答案　BD解析　振子从B→O→C仅完成了半次全振动，所以周期T＝