2022届高考物理一轮复习选修3_4第一章第1讲机械振动课件新人教版

1、第1讲机 械 振 动必备知识自主排查【知识再现知识再现】一、简谐运动一、简谐运动1 1. .图示：图示：2 2. .定义：质点的位移与时间的关系遵从定义：质点的位移与时间的关系遵从_的规律，即它的振动图象的规律，即它的振动图象( (x-tx-t图象图象) )是一条正弦曲线。是一条正弦曲线。正弦函数正弦函数3 3描述：描述：表达式：动力学表达式为表达式：动力学表达式为f f _，运动学表达式为，运动学表达式为x x_。回复力：指向平衡位置，与位移成回复力：指向平衡位置，与位移成_且方向相反。且方向相反。图象：质点偏离平衡位置的位移与时间的关系是一条图象：质点偏离平衡位置的位移与时间的关系是一条_

2、曲线。曲线。kxkxasin(tasin(t)正比正比正弦正弦( (余弦余弦) )【情境转换情境转换】如图所示，在弹簧振子的小球上固定一记录用的铅笔如图所示，在弹簧振子的小球上固定一记录用的铅笔p p，在下面放一条白纸带，在下面放一条白纸带，铅笔可在纸上留下痕迹。铅笔可在纸上留下痕迹。(1)(1)振子振动时白纸不动，画出的轨迹是怎样的？振子振动时白纸不动，画出的轨迹是怎样的？(2)(2)振子振动时匀速拖动白纸，画出的轨迹又是怎样的？振子振动时匀速拖动白纸，画出的轨迹又是怎样的？提示：提示：(1)(1)是一条平行于小球运动方向的线段。是一条平行于小球运动方向的线段。(2)(2)是一条正弦曲线。是

3、一条正弦曲线。二、单摆二、单摆1 1. .定义：如图所示，细线的质量和小球相比可以忽略，小球的直径和细线的定义：如图所示，细线的质量和小球相比可以忽略，小球的直径和细线的长度相比可以忽略，且摆角小于长度相比可以忽略，且摆角小于_时的装置。时的装置。2 2周期公式：周期公式： 5 5【情境转换情境转换】如图，轻细线下挂着一个小球，开始把小球在竖直面内拉开较小一段距离，如图，轻细线下挂着一个小球，开始把小球在竖直面内拉开较小一段距离，放手后小球在竖直面内运动。小球在放手后小球在竖直面内运动。小球在p p处和处和o o处的回复力分别是多大？处的回复力分别是多大？提示：提示：在在p p处，处，f f回

4、回mg sin mg sin ；在；在o o处，处，f f回回0 0。1 1. .定义：在驱动力作用下的振动。定义：在驱动力作用下的振动。2 2. .频率：受迫振动的频率等于频率：受迫振动的频率等于_的频率，与系统的的频率，与系统的_无关。无关。3 3. .共振：共振：条件：驱动力的频率等于系统的条件：驱动力的频率等于系统的_。特征：振幅最大。特征：振幅最大。驱动力驱动力固有频率固有频率固有频率固有频率【小题快练小题快练】1 1判一判判一判(1)(1)简谐运动的平衡位置就是质点所受合力为零的位置。简谐运动的平衡位置就是质点所受合力为零的位置。( )( )(2)(2)做简谐运动的质点先后通过同一

5、点，回复力、速度、加速度、位移都是相做简谐运动的质点先后通过同一点，回复力、速度、加速度、位移都是相同的。同的。( )( )(3)(3)单摆在任何情况下的运动都是简谐运动。单摆在任何情况下的运动都是简谐运动。( )( )(4)(4)对单摆模型，细线的质量及伸缩均不计。对单摆模型，细线的质量及伸缩均不计。( )( )(5)(5)物体做受迫振动时，其振动频率与固有频率无关。物体做受迫振动时，其振动频率与固有频率无关。( )( )(6)(6)物体受迫振动的频率与驱动力的频率无关。物体受迫振动的频率与驱动力的频率无关。( )( )2 2. .练一练练一练(1)(1)某弹簧振子沿某弹簧振子沿x x轴的简

6、谐振动图象如图所示，轴的简谐振动图象如图所示，下列描述正确的是下列描述正确的是( () )a at t1 s1 s时，振子的速度为零，加速度为负的最大值时，振子的速度为零，加速度为负的最大值b bt t2 s2 s时，振子的速度为负，加速度为正的最大值时，振子的速度为负，加速度为正的最大值c ct t3 s3 s时，振子的速度为负的最大值，加速度为零时，振子的速度为负的最大值，加速度为零d dt t4 s4 s时，振子的速度为正，加速度为负的最大值时，振子的速度为正，加速度为负的最大值【解析解析】选选a a。简谐运动中，质点在平衡位置处的振动速度最大，加速度为零，。简谐运动中，质点在平衡位置处

7、的振动速度最大，加速度为零，质点在偏离平衡位置位移最大处的速度为零，加速度最大，且加速度方向始质点在偏离平衡位置位移最大处的速度为零，加速度最大，且加速度方向始终指向平衡位置，终指向平衡位置，a a选项正确，选项正确，b b、c c、d d选项错误。选项错误。(2)(2)(多选多选) )关于单摆摆球在运动过程中的受力，下列结论正确的是关于单摆摆球在运动过程中的受力，下列结论正确的是( () )a.a.摆球受重力、摆线的拉力两个力作用摆球受重力、摆线的拉力两个力作用b.b.摆球的回复力最大时，向心力为零；回复力为零时，向心力最大摆球的回复力最大时，向心力为零；回复力为零时，向心力最大c.c.摆球

8、的回复力最大时，摆线中的拉力大小比摆球的重力大摆球的回复力最大时，摆线中的拉力大小比摆球的重力大d.d.摆球的向心力最大时，摆球的加速度方向沿摆球的运动方向摆球的向心力最大时，摆球的加速度方向沿摆球的运动方向e.e.摆球由最大位移处向平衡位置运动时回复力逐渐减小，向心力逐渐增大摆球由最大位移处向平衡位置运动时回复力逐渐减小，向心力逐渐增大【解析解析】选选a a、b b、e e。单摆在运动过程中，摆球受重力和摆线的拉力，故。单摆在运动过程中，摆球受重力和摆线的拉力，故a a正正确。重力垂直于摆线的分力提供回复力。当回复力最大时，摆球在最大位移确。重力垂直于摆线的分力提供回复力。当回复力最大时，摆

9、球在最大位移处，速度为零，向心力为零，则拉力小于重力；在平衡位置处，回复力为零，处，速度为零，向心力为零，则拉力小于重力；在平衡位置处，回复力为零，速度最大，向心力最大，摆球的加速度方向沿摆线指向悬点，故速度最大，向心力最大，摆球的加速度方向沿摆线指向悬点，故c c、d d错误，错误，b b正确。摆球由最大位移处向平衡位置运动时，回复力逐渐减小，向心力逐渐正确。摆球由最大位移处向平衡位置运动时，回复力逐渐减小，向心力逐渐增大，增大，e e正确。正确。(3)(3)在飞机的发展史中有一个阶段，飞机上天后不久，飞机的机翼在飞机的发展史中有一个阶段，飞机上天后不久，飞机的机翼( (翅膀翅膀) )很快很

10、快就抖动起来，而且越抖越厉害。后来经过人们的探索，利用在飞机机翼前缘就抖动起来，而且越抖越厉害。后来经过人们的探索，利用在飞机机翼前缘处装置一个配重杆的方法，解决了这一问题。在飞机机翼前装置配重杆的目处装置一个配重杆的方法，解决了这一问题。在飞机机翼前装置配重杆的目的主要是的主要是( () )a.a.加大飞机的惯性加大飞机的惯性b.b.使机体更加平衡使机体更加平衡c.c.使机翼更加牢固使机翼更加牢固d.d.改变机翼的固有频率改变机翼的固有频率【解析解析】选选d d。飞机振动的原因是气流使机翼的振动周期与机翼的固有周期相。飞机振动的原因是气流使机翼的振动周期与机翼的固有周期相互接近发生了共振现象，通过装置一个配重杆的方法改变固有周期，从而避互接近发生了共振现象，通过装置一个配重杆的方法改变固有周期，从而避免共振的发生，免共振的发生，d d对。对。关键能力分层突破自由振动受迫振动共振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tt驱或ff驱t驱t0或f驱f0自由振动受迫振动共振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常见例子弹簧振子或单摆(5)机械工作时底座发生的振动共振筛、声音的共鸣等产生原因减小方法