高考物理大一轮复习第1讲机械振动课件教科版

1、牆一爭iSI皿屋呆退Ms回NIAOnSDNOHHN而除购迎过好双基关对对答案I 一、简谐运动1筒谐运动 (1)定义:如果质点所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成正比,并且总是指向平衡位置,质点的运动就是简谐运动.平衡位置:物体在振动过程中复丸为零的位置.回复力 定义:使物体返回到平衡位置的力. 方向：总是指向平衡位置 来源:属于鱼星力,可以是某一个力,也可以是几个力的宣丸或某个力的 分力.2简谐运动的两种模型模型弹簧振子单摆示意图WO-2-X *弹簧振子（水平）简谐运动条件 弹簧质量要忽略 无摩擦等阻力 在弹簧弹性限度内弹力回复力弹簧的原蜒供平衡位貢弹簧处于处 摆线为不可伸缩的轻细线 无空气阻

2、力等 最小于等于5。摆球沿与摆线垂直方向（即切向）的分力最低点对对答案周期与振幅无关2吒能量弹性势能1牝与动能的相互转化，重力势能与动能的相互转化,转化系统的机械能守恒机械能守恒自测1 （多选）关于简谐运动的理解,下列说法中正确的是 A简谐运动是匀变速运动萨期、频率是表征物体做简谐运动快慢程度的物理量C.简谐运动的回复力可以是恒力0单簧振子每次经过平衡位置时”位移为零、动能最大E.单摆在任何情况下的运动都是简谐运动二、简谐运动的公式和图像L表达式(1) 动力学表达式：F= kx，其中“-”表示回复力与位移的方向相反.(2) 运动学表达式：x =出皿曲+ %)；其中人代表振幅,3 = 2对代表简

3、谐运动 的快慢,血+ %代表简谐运动的相位，叫做凹担.对对答案2.图像_(1 )从平衡位置开始计时,函数表达式为二Asin血,图像如图1甲所不 (2)从最大位移处开始计时/函数表达式为Acosm ,图像如图乙所不自测2有一弹簧振子,振幅为0.8 cm ,周期为0.5 s ,初始时具有负方向的最大加速度，则它的振动方程是=8X 10-3sin71 4Tlt + B.兀二8X10sin血-彳mz丿C.x = 8X10-1sin U + mD.x = 8 X 10_ in( 7171t + W 2)振幅 A = 0.8 cm = 8 X 10_ 3 m , co =2ti=4 兀 rad/s.71由

4、题知初始时（即t二o时）振子在正向最大位移处,即Sin 00二1丿得00 PJT故振子做简谐运动的振动方程为-%=8X10-3sin 4皿+ m z选项A正确.乙丿三、受迫振动和共振1受迫振动系统在_驱动力作用下的振动做受迫振动的物体,它做受迫振动的周期（或频 率）等于驱动力的周期（或频率）,而与物体的固有周期（或频率）卫it2共振做受迫振动的物体,它的驱动力的频率与固有频率越接 近,其振幅就越大,当二者相等时,振幅达到最大,这 就是共振现象共振曲线如图2所示.解析:答案自测3 （多选）如图3所示球振动后, 到稳定时,下列说法中正确的是A. 只有A、C的振动周期相等B. C的振幅比B的振幅小0

5、、B、C的振动周期相等通过水平细绳迫使3、G辰动,振动达图3答案 返回研透命题点命题点一 简谐运动的规律受力 特征回复力F二-kx , F（或d）的大小与啲大小成正比,方向相反运动 特征靠近平衡位置时，F、兀都减小，c增大；远离平衡位置时，F、兀都增大,e减小能量特征振幅越大,能量越大在运动过程中,动能和势能相互转化,系统 的机械能守恒周期 性特征质点的位移、回复力、加速度和速度随时间做周期性变化,变化 周期就是简谐运动的周期T;动能和势能也随时间做周期性变化, 其变化周期为f对称 性特征关于平衡位置O对称的两点,加速度的大小、速度的大小、动能、 势能相等,相对平衡位置的位移大小相等例1 （多

6、选）（2018-山西省重点中学协作体期末）下列关于简谐运动以及做简谐运 动的物体完成一次全振动的意义,以下说法正确的是 令位移减小时,加速度减小，速度增大B. 位移的方向总跟加速度的方向相反,跟速度的方向相同C. 动能或势能第一次恢复为原来的大小所经历的过程度禾助口速度第一次同时恢复为原来的大小和方向所经历的过程芒物体运动方向指向平衡位置时,速度的方向与位移的方向相反；背离平衡位 置时,速度方向与位移方向相同解析:答案变式1如图4所示,弹簧振子$上放一个物块A ,在A与起做简谐运动的过 程中，下列关于A受力的说法中正确的是/bC/,图4A. 物块A受重力、支持力及弹簧对它的恒定的弹力B. 物块

7、A受重力、支持力及弹簧对它的大小和方向都随时间变化的弹力C. 物块A受重力、支持力及B对它的恒走的摩擦力兮物块A受重力、支持力及B对它的大小和方向都随时间变化的摩擦力答案命题点二 简谐运动图像的理解和应用1 可3犬取的信息：振幅4、周期八或频韧和初相位（如郅睛）图5某时刻振动质点离开平衡位置的位移.(3) 某时刻质点速度的大小和方向：曲线上各点切线的斜率的大小和正负分别 表示各时刻质点的速度的大小和速度的方向,速度的方向也可根据下一时刻 质点的位移的变化来确定.(4) 某时刻质点的回复力和加速度的方向：回复力总是指向平衡位置,回复力 和加速度的方向相同,在图像上总是指向梓由.(5) 某段时间内

8、质点的位移、回复力、加速度、速度、动能和势能的变化情况.2简谐运动的对称性:(图6)相隔A(n + |)T(n = 0,1,2，)的两个时刻,弹簧振子的位置关于平衡位置 对称，位移等大反向/速度也等大反向.相隔二nT(n二1,2,3 ,)的两个时刻，弹簧振子在同一位置，位移和速度 都相同.例2 （2017北京理综 15）某弹簧振子沿琏由的简谐运动图像如图7所示,下列描述正确的是&二1 s时，振子的速度为零,加速度为负的最大值 B*2s时,振子的速度为负，加速度为正的最大值C*3 s时,振子的速度为负的最大值,加速度为零D*4s时,振子的速度为正,加速度为负的最大值变式2质点做简谐运动,其位移x

9、与时间r的关系曲线如图8所示,由图可知A振幅为4 cm ,频率为0.25 HzB.2 1 s时速度为零，但质点所受合外力最大 &二2 s时质点具有正方向最大加速度D该质点的振动方程为x =2sin 务(cm)答案Izil变式3 (2018山西省重点中学协作体期末)如图9所示的弹簧振子，放在光滑水O平桌面上,o是平衡位置/振幅A二2 cm ,周期T = 0.4 s.图9(1) 若以向右为位移的正方向,当振子运动到O点右侧最大位移处开始计时,试画出其一个周期的振动图像;答案见解析图(2) 若从振子经过平衡位置开始计时，求经过26 s小球通过的路程？答案 0.52 m2 6解析振子经过一个周期路程为

10、4个振幅，故2.6 s经过的路程为訂X 4 X 0.02 m二 0.52 m.解析 答案命题点三单摆及其周期公式1 单摆的受力特征(1)回复力扌睜撻力沿与摆线垂直方向的分力f回二-mgsin 0 =负号表示回复力F回与位移x的方向相反.向心力：细线的拉力和摆球重力沿细线方向分力的合力充当向心力，F向二T -加geos 0.(3) 两点说明当摆球在最高点时肿向二mv2=0 , T= mgcos 0.2 2= Imax当摆球在最低点时肿向二一7，F向最大,T=mg + m-p.2周期公式卩二2兀诽的两点说明(1为等效摆长,表示从悬点到摆球重心的距离.(2)g为当地重力加速度 例3如图10甲是一个单

11、摆振动的情形z O是它的平衡位置，B、C是摆球所能 到达的最远位置.设向右为正方向图乙是这个单摆的振动图像根据图像回答:图10(1)单摆振动的频率是多大？答案1.25 Hz解析 由题图乙知周期0.8 s ,贝J频率125 Hz.开始时摆球在何位置?答案B点解析 由题图乙知,心0时摆球在负向最大位移处,因向右为正方向，所以开 始时摆球在B点.(3)若当地的重力加速度为10 m/s2 ,试求这个单摆的摆长是多少？(计算结果保留两位有效数字)解析 5)机械工作时底座发生的振动共振筛、声音的共鸣等图112对共振的理解 (1)共振曲线：如图11所示，横坐标为驱动力频率纵坐标为振幅A ,它直观地反映了驱动

12、力频率对某固有频率为/o的振动系统受迫振动振幅的影响,由图 可知,為o越接近,振幅A越大；当f二九时,振幅A最大.(2)受迫振动中系统能量的转化：做受迫振动的系统的机械 能不守恒,系统与外界时刻进行能量交换.0 Hz %W60 Hz例4下表记录了某受迫振动的振幅随驱动力频率变化的关系,若该振动系统 的固有频率为扃,贝0驱动力频率/Hz304050607080受迫振动振幅/cmMiiiBiiiM10.2B.616.80Hz27.2/固728.1 0 Hz16.58.3D以上三个都不对变式5如图12所示，在一条张紧的绳子上挂几个摆，其中A、B的摆长相等当 4摆振动的时候,通过张紧的绳子给从C、D摆

13、施加驱动力，使其余各摆做受 迫振动观察3、C、D摆的振动发现A. Cj罢的频率最/B. D摆的周期最大号倂罢的摆角最大图2D.B、C、Q的摆角相同解析 答案 返回妙 课时作业双基巩固练1 做简谐运动的物体,当它每次经过同一位置时,可能不同的物理量是A.位移度C.加速度D.复力2. （2019-陕西省商洛市调研）做简谐运动的单摆摆长不变,若摆球质量减小为原 来的生摆球经过平衡位置时速度增大为原来的2倍,则单摆振动的A. 频率、振幅都不变B.频率、振幅都改变C. 频率不变,振幅改变D.频率改变/振幅不变123456789101112答案3. 如图1所示,弹簧振子在b两点间做简谐振动,当振子从平衡位

14、置O向。运动过程中A. 加速度和速度均不断减小B. 加速度和速度均不断增大例速度不断增大,速度不断减小D加速度不断减小，速度不断增大解析 在振子由O到d的过程中,其位移不断增大,回复力增大,加速度增大, 但是由于加速度与速度方向相反，故速度减小，因此选项C正确.4. 如图2所示为某弹簧振子在0 5 s内的振动图像,由图可知,下列说法中正确的是A. 振动周期为5 s ,振幅为8 cmB. 第2 s末振子的速度为零,加速度为负向的最大值C. 从第1 s末到第2 s末振子的位移增加,振子在做加速度减小的减速运动*第3 s末振子的速度为正向的最大值解析 答案5. （多选）一个质点做简谐运动的图像如图3

15、所示,下列说法正确的是 A.质点振动的频率为4 Hz 令在10 s内质点经过的路程是20 cm 也5 s末,质点的速度为零,加速度最大 卫二1.5 s和T二4.5 s两时刻质点的位移大小相等,都是212345678911112解析:答案6. （多选）某质点做简谐运动,其位移随时间变化的关系式为兀二Asin,则质点令第1 s末与第3 s末的位移相同B第1 s末与第3 s末的速度相同C第3 s末至第5 s末的位移方向都相同7个单摆在地面上做受迫振动,其共振曲线（振幅A与驱动力频率用勺关系）如图4所示,贝！A.此单摆的固有周期约为0.5 s gtt匕单摆的摆长约为1 mC.若摆长增大,单摆的固有频率

16、增大D.若摆长增大,共振曲线的峰将向右移动解析 由题图共振曲线知此单摆的固有频率为0.5 Hz ,固有周期为2 s ,故A错2ti二,得此单摆的摆长约为1 m ,故B正确；若摆长增大,单摆的固有周期增大,固有频率减小，则共振曲线的峰将向左移 动,故C、D错误.&（多选）（2018福建省福州市质检）一弹簧振子沿x轴振动,振幅为4 cm ,振子的平衡位置位于x轴上的O点图5甲上的、b、C、 为四个不同的振动状态；黑点表示振子的位置,黑点上的箭头表示运动的方向图乙给出的四条振动图线,可用于表示振子的振动图像的是 若规定状态d时心0 ,则图像为B. 若规定状态b时心0 ,则图像为C. 若规定状态c时1

17、二0 ,则图像为令若规定状态时t二0 ,则图像为9.（多选）如图6所示为同一地点的两单摆甲、乙的振动图像,则下列说法中正确的是 萨、乙两单摆的摆长相等 萨摆的振幅比乙摆大C. 甲摆的机械能比乙摆大殳任U 0.5 s时有正向最大加速度的是乙摆 E.由图像可以求出当地的重力加速度23467 S 9 1C 1112解析:答案10.（多选）（2018-四川省德阳市高考物理一诊）一弹簧振子做简谐振动,则以下 说法正确的是令振子的质量越大,则该振动系统的周期越长B.振子的质量越大,则该弹簧振子系统的机械能越大体知振动周期为八若t=T,则在耐刻和（/）时刻振子运动的加速度一 定相同D若耐刻和（）时刻弹簧的长度相等,则定为振动周期的整数倍 &振子的动能相等时,弹簧的长度不一定相等11 如图7所示为一弹簧振子的振动图像,试完成以下问题:(1) 写出该振子简谐运动的表达式； 答案见解析23467 S 9101112解析:答案(2) 在第2 s末到第3 s末这段时间内，弹簧振子的加速度、速度、动能和弹性势 能各是怎样变化的？答案见解析解析由题图可知，在t=2 s时，振