2020_2021学年新教材高中物理第二章机械振动阶段提升课学案粤教版选择性必修第一册.doc

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1、考试第二章机械振动知识体系·思维导图考点整合·素养提升　简谐运动的周期性和对称性角度1简谐运动的周期性　(难度☆☆☆)　做简谐运动的物体在完成一次全振动后，再次振动时则是重复上一个振动的形式，所以做简谐运动的物体具有周期性。　(1)经过一个周期T或几个周期nT，振子处于同一位置且振动状态相同。(2)位移、回复力、加速度、速度的变化周期均为T，动能和势能变化周期为。角度2简谐运动的对称性　(难度☆☆☆)1．运动状态的对称性(1)相隔或(n为正整数)的两个时刻，振子位置关于平衡位置对称，位移、速度、加速度大小

2、相等，方向相反。(2)振子经过关于平衡位置O对称的两点C、D(OC＝OD)时，速度的大小、加速度大小、动能、势能相等，相对于平衡位置的位移大小相等。2．运动过程时间的对称性(1)振子由P到O所用时间等于由O到P′所用时间，即tPO＝tOP′。(2)振子往复过程中通过同一段路程(如OP段)所用时间相等，即tOP＝tPO。-8-/8考试提醒：(1)要注意由周期性带来的多解问题，并要注意n的取值X围。(2)利用对称性解决问题时，注意物理量的矢量性。1．光滑水平面上的弹簧振子，振子质量为50g，若在弹簧振子被拉到

3、最大位移处释放时开始计时，在t＝0.2s时，振子第一次通过平衡位置，此时速度为4m/s。则在t＝1.2s末，弹簧的弹性势能为________J，该弹簧振子做简谐运动时其动能的变化频率为________Hz，1min内，弹簧弹力对弹簧振子做正功的次数为________次。【解析】根据其周期性及对称性，则有周期T＝0.8s，振子的最大速度为4m/s，则最大动能Ekm＝mv2＝0.4J。根据振子振动的周期性判定在t＝1.2s末，振子在最大位移处，据机械能守恒有Ep＝Ekm＝0.4J，振子的振动周期为0.8s，则

4、其动能的变化周期为＝0.4s，所以动能的变化频率为2.5Hz。在振子振动的1个周期内(向平衡位置运动时弹力做正功)弹力两次做正功，根据其周期性可求得1min内弹力做正功的次数为n＝×2次＝150次。答案：0.4　2.5　1502．(多选)一弹簧振子沿x轴振动，平衡位置在坐标原点。t＝0时刻振子的位移x＝－0.1m；t＝s时刻x＝0.1m；t＝4s时刻x＝0.1m。该振子的振幅和周期可能为(　　)A．0.1m，s　　　B．0.1m，8sC．0.2m，sD．0.2m，8s【解析】选A、C、D。若振幅A＝0.1

5、m，T＝s，则s为半个周期，从－0.1-8-/8考试m处运动到0.1m处，符合运动实际，4s－s＝s为一个周期，正好返回0.1m处，所以A项正确。若A＝0.1m，T＝8s，s只是T的，不可能由负的最大位移处运动到正的最大位移处，所以B项错。若A＝0.2m，T＝s，s＝，振子可以由－0.1m运动到对称位置，4s－s＝s＝T，振子可以由0.1m返回0.1m，所以C项对。若A＝0.2m，T＝8s，s＝2×，而Asin(·)＝A，即时间内，振子可以从平衡位置运动到0.1m处；再经s又恰好能由0.1m处运动到0.2

6、m处后再返回0.1m处，故D项正确。　简谐运动的图像及应用(难度☆☆☆)　简谐运动的图像描述了振动质点的位移随时间变化的规律。从图像中可以确定位移、速度、加速度、动能和势能等物理量以及它们的变化规律，具体分析如下：项目内容说明横、纵轴表示的物理量横轴表示时间，纵轴表示质点的位移①振动的图像不是振动质点的运动轨迹②计时起点一旦确定，已经形成的图像形状不变，以后的图像随时间向后延伸③简谐运动图像的具体形状跟正方向的规定有关意义表示振动质点的位移随时间变化的规律形状应用①直接从图像上读出周期和振幅-8-/8考试

7、②确定任一时刻质点相对平衡位置的位移③判断任意时刻振动质点的速度方向和加速度方向④判断某段时间内振动质点的位移、速度、加速度、动能及势能大小的变化情况利用图像解决问题的两大注意点(1)要明确图像的物理含义，根据波动(振动)图像的特点作出振动(波动)图像。(2)分析各物理量的变化规律，包括大小和方向，利用所提供的信息分析问题。1．一质点做简谐运动的位移—时间图线如图所示。关于此质点的振动，下列说法中正确的是(　　)A．质点做简谐运动的表达式为x＝10sin(πt)cmB．在0.5～1.0s时间内，质点向x轴

8、正方向运动C．在1.0～1.5s时间内，质点的动能在增大D．在1.0～1.5s时间内，质点的加速度在增大【解析】选D。由图读出简谐运动的振幅A＝5cm，周期T＝2s，则ω＝＝-8-/8考试πrad/s，则质点做简谐运动的表达式为x＝5sin(πt)cm，A错误；根据振动图像可知，在0.5～1.0s时间内，质点向平衡位置振动，沿x轴负方向振动，B错误；在1.0～1.5s时间内，质点远离平衡位置，则速度减小，加速度增大，动能减小，