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文档简介
DIERZHANG第二章章末素养提升一、再现素养知识物理观念描述简谐运动的物理量(1)位移x:相对于平衡位置的位移(2)振幅A:离开平衡位置的最大距离(3)周期T:完成一次全振动需要的时间。周期由振动系统本身决定,与振幅无关(4)频率f:单位时间内完成全振动的次数与所用时间之比(5)相位:某时刻处于一个运动周期中的状态物理观念三类振动的特征简谐运动(固有振动):(1)受力特点:F=-kx(2)运动特点:做变加速运动,具有周期性和对称性(3)位移—时间关系:正弦函数规律x=Asin(ωt+φ)(4)能量特点:动能和势能之和保持不变阻尼振动:(1)振幅逐渐减小(2)能量衰减,机械能逐渐转化为内能或向四周辐射出去物理观念三类振动的特征受迫振动:(1)驱动力作用下的振动(2)受迫振动的频率等于驱动力的频率(3)共振:f驱=f固,受迫振动的振幅最大科学思维理想化模型1.水平弹簧振子:由弹簧和小球组成,忽略阻力,由弹力提供回复力2.单摆:(1)相对来说,阻力可忽略,细线质量可忽略,球的直径也可忽略(2)做简谐运动的条件:摆角小于5°(3)周期公式T=________图像法简谐运动的图像:(1)正弦曲线(2)图像信息:振幅A、周期T、各时刻的位移x等科学探究1.学会利用单摆测量重力加速度2.能正确熟练地使用游标卡尺和停表,能正确读取并记录实验数据3.会分析实验中产生系统误差和偶然误差的原因,掌握减小实验误差的方法科学态度与责任1.通过对单摆规律的研究,知道时钟的发明对人类文明发展的意义2.通过学习共振现象产生的原因,能运用所学知识解释生产生活中防止共振或利用共振的现象二、提能综合训练1.下列说法完全正确的一组是①做简谐运动的物体的运动方向指向平衡位置时,速度方向与位移方向相反;背离平衡位置时,速度方向与位移方向相同②做简谐运动的物体振动的轨迹是正弦或余弦曲线③做简谐运动的物体每次通过同一位置时,其速度不一定相同,但加速度一定相同④做简谐运动的物体经过平衡位置时所受合外力一定为零⑤秒摆是指周期为1s,摆长约为1m的单摆⑥单摆的摆球做匀速圆周运动⑦在外力作用下的振动是受迫振动,受迫振动稳定后的频率与自身物理条件无关⑧简谐振动的1个周期内回复力的瞬时功率有4次为零⑨部队经过桥梁时,规定不许齐步走,主要原因是使桥受到的压力更不均匀⑩做简谐运动的物体从平衡位置向最大位移处运动过程中,它的势能增大A.②⑤⑥⑨ B.①③⑧⑩ C.②④⑤⑦ D.①③⑨⑩√做简谐运动的物体的位移是由平衡位置指向所在位置,因此物体的运动方向指向平衡位置时,速度方向与位移方向相反;背离平衡位置时,速度方向与位移方向相同,①正确;物体做简谐运动仅在某一坐标轴上振动,其轨迹范围是一个线段,而非曲线,②错误;做简谐运动的物体每次通过同一位置时,速度方向可能不同,但加速度一定相同,③正确;单摆经过平衡位置时所受合外力不为零,④错误;秒摆周期为2s,摆长为1m,⑤错误;单摆的摆球做曲线运动且非匀速,⑥错误;在周期性外力作用下的振动才是受迫振动,⑦错误;简谐振动的1个周期内在两个最大位移处以及两次通过平衡位置时,回复力的瞬时功率均为0,⑧正确;部队经过桥梁时,规定不许齐步走,主要原因是防止发生共振导致灾害,⑨错误;做简谐运动的物体从平衡位置向最大位移处运动过程中,动能逐渐减小,因此势能逐渐增大,⑩正确。故选B。2.(多选)很多高层建筑都会安装减震耗能阻尼器,用来控制强风或地震导致的振动。某大楼使用的阻尼器是重达660吨的调谐质量阻尼器,阻尼器相当于一个巨型质量块。简单说就是将阻尼器悬挂在大楼上方,它的摆动会产生一个反作用力,在建筑物摇晃时往反方向摆动,会使大楼摆动的幅度减小。关于调谐质量阻尼器,下列说法正确的是A.阻尼器做受迫振动,振动频率与大楼的振动频率相同B.阻尼器与大楼摆动幅度相同C.阻尼器摆动后,摆动方向始终与大楼的振动方向相反D.阻尼器摆动幅度不受风力大小影响√√由题意可知阻尼器做受迫振动,振动频率与大楼的振动频率相同,故A正确;阻尼器与大楼摆动幅度不相同,故B错误;由题意可知,大楼对阻尼器的力与阻尼器对大楼的力为一对相互作用力,根据回复力F=-kx可知,阻尼器摆动后,摆动方向始终与大楼的振动方向相反,故C正确;阻尼器的摆动幅度会受到风力的影响,故D错误。A.t1时刻和t2时刻具有相同的动能和动量B.弹簧振子的振动方程是x=0.10sinπt(m)C.t2到1.0s时间内加速度变小,速度减小D.t2等于3t13.(2023·山东青岛市十七中高二期末)如图是一弹簧振子在水平面内做简谐运动的x-t图像,则下列说法正确的是√根据题图可知,t1时刻和t2时刻振子的位移相同,弹簧在同一位置,速度大小相等,方向相反,所以动能相同,动量不同,故A错误;根据图像可知,振动的周期T=2s,则圆频率ω=
,振幅A=10cm=0.1m,则弹簧振子的振动方程是x=0.10sinπt(m),故B正确;t2到1.0s时间内,振子的位移减小,正由正向最大位移处向平衡位置处振动,加速度减小,速度增大,故C错误;4.一个弹簧振子一端固定在墙上,振动过程中,弹簧的最短和最长位置如图所示。弹性势能Ep=
kx2(x为弹簧形变量),以下四个随弹簧长度变化的图像分别是
abcdA物块加速度回复力物块动能系统弹性势能B系统弹性势能回复力物块动能系统机械能C弹簧的形变量物块的速度系统弹性势能物块加速度D回复力大小物块的速度物块加速度系统机械能√图像横坐标为弹簧的长度,选项中涉及到的物理量有弹性势能、机械能、回复力、加速度以及物块动能。简谐运动过程系统机械能守恒,因此图像d纵坐标应为系统的机械能。弹性势能与弹簧形变量平方成正比,因此Ep=
,图像a符合弹性势能的变化规律;设振幅为A,则A=xmax-x0=x0-xmin,物块动能为
,图像c符合动能随弹簧长度的变化关系;回复力F=-k(x-x0),图像b符合。故选B。5.(多选)(2022·山东师范大学附中高二期中)有两位同学利用假期分别去参观位于天津市的“南开大学”和上海市的“复旦大学”,他们各自利用那里的实验室中DIS系统探究了单摆周期T和摆长L的关系。然后通过互联网交流实验数据,并用计算机绘制了如图甲所示的T2-L图像。另外,去“复旦大学”做研究的同学还利用计算机绘制了他实验用的a、b两个摆球的振动图像,如图乙所示。下列说法正确的是A.甲图中“南开大学”的同学所测得的实验结果对应的图线是AB.甲图中图线的斜率表示对应所在位置的重力加速度的倒数C.由乙图可知,a、b两摆球振动周期之比为2∶3D.由乙图可知,t=1s时b球振动方向沿y轴负方向√√由题图乙可知,t=1s时b球处于平衡位置向y轴负方向振动,D正确。6.(多选)(2023·河北张家口张北一中高二考期中)如图甲所示,轻质弹簧下端固定在水平地面上,上端拴接一轻质薄板。t=0时刻,一物块从其正上方某处由静止下落,与薄板碰撞后二者粘在一起并在以后的运动中不再分离,物块的位置随时间变化的图像(x-t)如图乙所示,其中t=0.2s时物块刚接触薄板。弹簧形变始终在弹性限度内,空气阻力不计,则A.t=0.4s时物块的加速度大于重力加速度B.若增大物块自由下落的高度,则物块与薄板粘在一起后振动的周期增大C.若增大物块自由下落的高度,则物块与薄板粘在一起后振动的振幅增大D.t=0.2s后物块坐标位置随时间变化关系为√√√根据简谐运动的对称性可知,最高点的加速度和最低点的加速度大小相等,即aB=aC,由简谐运动的加速度满足a与x成正比,设A点处偏离平衡位置的位移大小为xA,C点处偏离平衡位置的位移大小为xC,有x
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