第七章+简谐运动、描述、回复力+基础知识点及基础题 高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

2.1简谐运动1．机械振动物体(或物体的某一部分)在某一位置所做的往复运动，叫做机械振动，通常简称为振动．2．简谐运动(1)弹簧振子：在__________的水平杆上套着一个小球，弹簧一端固定，另一端连接在小球上，小球可以在杆上滑动．小球和水平杆之间的忽略不计，弹簧的质量与小球相比，也可忽略不计．把小球和弹簧组成的系统称为_________，其中的小球常称为．(2).平衡位置：弹簧未形变时，小球所受合力为______,处于平衡位置(3)回复力当弹簧振子的小球偏离平衡位置时，都会受到一个的力，这种力叫做回复力．理解：简谐运动回复力的性质及来源a)回复力是根据力的作用效果命名的，其方向总是指向平衡位置，作用总是要把物体拉回到平衡位置．b)回复力的来源可以是一个力，也可以是多个力的合力，还可以由某个力的分力提供．(4)简谐运动如果物体所受的力与它偏离平衡位置的位移大小成，并且总指向，则物体所做的运动叫做_______运动．弹簧振子的振动是．做简谐运动的振子称为谐振子．探究：如图甲所示，水平方向的弹簧振子．如图乙所示，竖直方向的弹簧振子．如图丙所示，m随M一起振动．分析：一.简谐运动的回复力、加速度、速度、动能的变化规律(1)回复力、加速度：向着平衡位置运动，越来越_______；平衡位置处为_____，最大位移处_____．(2)速度、动能：向着平衡位置运动，越来越_______；平衡位置处________，最大位移处______．二．物体做简谐运动时的位移(1)位移的规定：简谐运动中的位移是从_________指向振子___________的有向线段，在振动中，不管振动质点初始时刻的位置在哪儿，振动中的位移都是从平衡位置开始指向振子所在的位置．(2)位移的方向：简谐运动中的位移也是矢量，规定正方向后，若振动质点偏离平衡位置的位移与规定的正方向相同，位移为_____，与规定的正方向相反，位移为_______．三．理解简谐运动的对称性如图所示，物体在A与B间运动，O点为平衡位置，C、D两点关于O点对称，则有：(1)时间的对称：tOB＝tBO＝tOA＝tAO，tOD＝tDO＝tCO＝tOC，tDB＝tBD＝tAC＝tCA.(2)速度的对称①物体连续两次经过同一点(如图中的D点)的速度大小______，方向________．②物体经过关于O点对称的两点(如图中的C与D两点)的速度大小相等，方向________相同，也________相反．(3)位移、回复力、加速度对称①物体连续两次经过同一点(如图中的D点)的位移、回复力、加速度大小_________，方向_________．②物体经过关于O点对称的两点(如图中的C与D点)的位移、回复力、加速度大小_________，方向_________．四.简谐运动图象如果质点的位移与时间的关系遵从___________的规律,即它的振动图象(x-t图象)是一条________曲线,这样的振动叫做简谐运动,简谐运动是最________、最________的振动。振动图象不是简谐运动物体的运动轨迹。它表示振动的质点(1个)在各________的________。如图点P1坐标是（t1,x1)，并不表示t1时刻质点在P1点，而是表示在t1时刻质点离开平衡位置，处在正方向上位移为x1处.2.2简谐运动的描述一、描述简谐运动的物理量1.振幅：振动物体离开位置的最大距离.2.全振动(如图所示)：类似于O→B→O→C→O的一个完整的振动过程.3.周期和频率(1)周期：①定义：做简谐运动的物体完成一次所需要的时间.②单位：国际单位是秒(s).(2)频率：①定义：单位时间内完成全振动的.②单位：赫兹(Hz).(3)T和f的关系：T＝.4.相位：描述运动在各个时刻所处的不同状态.二、简谐运动的表达式：简谐运动的一般表达式为x＝.1.x表示振动物体相对于平衡位置的位移；t表示时间.2.A表示简谐运动的.3.ω叫做简谐运动的，表示简谐运动的，ω＝eq\f(2π,T)＝(与周期T和频率f的关系).4.代表简谐运动的相位，φ表示t＝0时的相位，叫做(或初相).5.相位差：若两个简谐运动的表达式为x1＝A1sin(ωt＋φ1)，x2＝A2sin(ωt＋φ2)，则相位差为Δφ＝＝.2.3简谐运动的回复力和能量一、简谐运动的回复力1．回复力(1)定义：使振动物体回到__________的力。(2)方向：总是指向________________。(3)表达式：F＝________。式中“－”号表示F与x方向相反。2．简谐运动理论上可以证明，如果物体所受的力具有________的形式，物体就做简谐运动。也就是说：如果物体在运动方向上所受的力与它偏离平衡位置________的大小成________，并且总是指向________________，物体的运动就是简谐运动。二、简谐运动的能量1．能量转化弹簧振子运动的过程就是________和________互相转化的过程。(1)在最大位移处，______最大，______为零。(2)在平衡位置处，________最大，________最小。2．能量特点在简谐运动中，振动系统的机械能______，而在实际运动中都有一定的能量损耗，因此简谐运动是一种____________的模型。3．对于弹簧的劲度系数和小球质量都一定的系统，________越大，机械能越大。三、简谐运动中各物理量的变化如图所示的弹簧振子，O为平衡位置，B、C为最大位移位置，以向右的方向为正方向，则振子从B运动到O的过程中，位移方向为________，大小逐渐________；回复力方向为________，大小逐渐________；振子速度方向为________，大小逐渐________；动能逐渐________；势能逐渐______。(均选填“正”“负”“增大”或“减小”)巩固练习1.（多选）下列运动属于机械振动的是（）A．说话时声带的运动B．弹簧振子在竖直方向的上下运动C．体育课上同学进行25米折返跑D．竖立于水面上的圆柱形玻璃瓶的上下运动2.（多选）关于机械振动的位移和平衡位置，以下说法中正确的是（）A．做机械振动的物体必有一个平衡位置B．机械振动的位移总是以平衡位置为起点的位移C．机械振动的物体运动的路程越大，发生的位移也越大D．机械振动的位移是指振动物体偏离平衡位置最远时的位移3.做简谐运动的物体先后运动到同一位置时，下列各物理量不同的是（）A．加速度 B．速度 C．动能 D．势能4．对于做简谐运动的弹簧振子，下述说法正确的是（）A．振子通过平衡位置时，加速度最大B．振子在最大位移处时，速度最大C．振子在连续两次通过同一位置时，位移相同D．振子连续两次通过同一位置时，动量相同5．做简谐运动的弹簧振子除平衡位置外，在其他所有位置时，关于它的速度方向，下列说法正确的是（）A．总是与位移方向相反B．总是与位移方向相同C．远离平衡位置时与位移方向相反D．向平衡位置运动时与位移方向相反6．(多选)下列关于简谐振动的回复力的说法正确的是（）A．回复力方向总是指向平衡位置B．回复力是按效果命名的C．回复力一定是物体受到的合力D．回复力由弹簧的弹力提供E．振动物体在平衡位置所受的回复力是零7．(多选)如图所示，当振子由A向O运动时，下列说法中正确的是（）A．振子的位移大小在减小B．振子的运动方向向左C．振子的位移方向向左D．振子的位移大小在增大E．振子所受的回复力在减小8.(多选)如图所示，一弹簧振子在一条直线上做简谐运动，第一次先后经过M、N两点时速度v(v≠0)相同，那么，下列说法正确的是（）A．振子在M、N两点所受弹簧弹力相同B．振子在M、N两点相对平衡位置的位移大小相同C．振子在M、N两点加速度大小相等D．从M点到N点，振子先做匀加速运动，后做匀减速运动E．从M点到N点振子的动能先增大，后减小9.一个做简谐运动的物体，每次具有相同的动能时，下列说法正确的是（）A．一定具有相同的势能 B．一定具有相同的速度C．一定具有相同的加速度 D．一定具有相同的位移10.把一个小球套在光滑细杆上，球与轻弹簧相连组成弹簧振子，小球沿杆在水平方向做简谐运动，它围绕平衡位置O在A、B间振动，如图所示，下列结论正确的是（）A．小球在O位置时，动能最大，加速度最大B．小球在A、B位置时，势能最大，加速度最小C．小球从A经O到B的过程中，回复力先做正功后做负功D．小球从B到O的过程中，振动的能量不断减小11.某鱼漂的示意图如图所示O、M、N为鱼漂上的三个点。当鱼漂静止时，水面恰好过点O。用手将鱼漂向下压，使点M到达水面，松手后，鱼漂会上下运动，上升到最高处时，点N到达水面。不考虑阻力的影响，下列说法正确的是（）A．鱼漂的运动是简谐运动B．点O过水面时，鱼漂的加速度最大C．点M到达水面时，鱼漂具有向下的加速度D．鱼漂由上往下运动时，速度越来越大12.（多选）如图所示，一轻质弹簧上端固定在天花板上，下端连接一物块，物块沿竖直方向以O点为平衡位置，在C、D两点之间做周期为T的简谐运动。已知在t1时刻物块的速度大小为v、方向向下，动能为Ek。下列说法正确的是（）A．如果在t2时刻物块的速度大小也为v，方向向下，则t2－t1的最小值小于B．如果在t2时刻物块的动能也为Ek，则t2－t1的最小值为C．当物块通过O点时，其加速度最小D．物块在C、D两点的加速度相同13.如图所示为获取弹簧振子的位移—时间图像的一种方法，改变纸带运动的速度，下列说法正确的是（）A．如果纸带不动，作出的振动图像仍然是正弦函数曲线B．如果纸带不动，作出的振动图像是一条线段C．图示时刻，振子正经过平衡位置向左运动D．若纸带运动的速度不恒定，则纸带上描出的仍然是简谐运动的图像14.如图甲所示，弹簧振子运动的最左端M（最右端N）距离平衡位置的距离为l，规定向右为正方向，其振动图像如图乙所示，下列说法中正确的是（）A．图中x0应为lB．0～t1时间内振子由M向O运动C．t1～t2时间内振子由M向O运动D．0～t2时间内与t2～t3时间内振子运动方向相反15..在水平方向上做简谐运动的质点，其振动图象如图11-1-5所示。假设向右的方向为正方向，则物体加速度向右且速度向右的时间段是()A.0s到1s内B.1s到2s内C.2s到3s内D.3s到4s内16.(多选)如图甲所示,一弹簧振子在A、B间振动,取向右为正方向,振子经过O点时开始计时,其振动的x-t图像如图乙所示。则下列说法正确的是()A.t2时刻振子在A点B.t2时刻振子在B点C.在t1~t2时间内,振子的位移在增大D.在t3~t4时间内,振子的位移在减小17.(多选)弹簧振子做简谐运动,振动图像如图所示,则下列说法正确的是()A.t1、t2时刻振子的速度大小相等,方向相反B.t1、t2时刻振子的位移大小相等,方向相反C.t2、t3时刻振子的速度大小相等,方向相反D.t2、t4时刻振子的位移大小相等,方向相反18.(多选)如图所示是一水平弹簧振子做简谐运动的振动图像（x－t图像），由图可推知，振子（）A．在t1和t3时刻具有相同的速度B．在t3和t4时刻具有相同的速度C．在t4和t6时刻具有相同的位移D．在t1和t6时刻具有相同的速度19（多选）一个质点以O为中心做简谐运动，位移随时间变化的图象如下图，a、b、c、d表示质点在不同时刻的相应位置。下列说法正确的是（）A．质点通