高考物理大一輪復習第1講機械振動課件教科版

1、牆一爭iSI皿屋呆退Ms回NIAOnSDNOHHN而除購迎過好雙基關對對答案I 一、簡諧運動1筒諧運動 (1)定義:如果質點所受的力與它偏離平衡位置位移的大小成正比,并且總是指向平衡位置,質點的運動就是簡諧運動.平衡位置:物體在振動過程中復丸為零的位置.回復力 定義:使物體返回到平衡位置的力. 方向：總是指向平衡位置 來源:屬于魚星力,可以是某一個力,也可以是幾個力的宣丸或某個力的 分力.2簡諧運動的兩種模型模型彈簧振子單擺示意圖WO-2-X *彈簧振子（水平）簡諧運動條件 彈簧質量要忽略 無摩擦等阻力 在彈簧彈性限度內彈力回復力彈簧的原蜒供平衡位貢彈簧處于處 擺線為不可伸縮的輕細線 無空氣阻

2、力等 最小于等于5。擺球沿與擺線垂直方向（即切向）的分力最低點對對答案周期與振幅無關2吒能量彈性勢能1牝與動能的相互轉化，重力勢能與動能的相互轉化,轉化系統(tǒng)的機械能守恒機械能守恒自測1 （多選）關于簡諧運動的理解,下列說法中正確的是 A簡諧運動是勻變速運動薩期、頻率是表征物體做簡諧運動快慢程度的物理量C.簡諧運動的回復力可以是恒力0單簧振子每次經(jīng)過平衡位置時”位移為零、動能最大E.單擺在任何情況下的運動都是簡諧運動二、簡諧運動的公式和圖像L表達式(1) 動力學表達式：F= kx，其中“-”表示回復力與位移的方向相反.(2) 運動學表達式：x =出皿曲+ %)；其中人代表振幅,3 = 2對代表簡

3、諧運動 的快慢,血+ %代表簡諧運動的相位，叫做凹擔.對對答案2.圖像_(1 )從平衡位置開始計時,函數(shù)表達式為二Asin血,圖像如圖1甲所不 (2)從最大位移處開始計時/函數(shù)表達式為Acosm ,圖像如圖乙所不自測2有一彈簧振子,振幅為0.8 cm ,周期為0.5 s ,初始時具有負方向的最大加速度，則它的振動方程是=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、題知初始時（即t二o時）振子在正向最大位移處,即Sin 00二1丿得00 PJT故振子做簡諧運動的振動方程為-%=8X10-3sin 4皿+ m z選項A正確.乙丿三、受迫振動和共振1受迫振動系統(tǒng)在_驅動力作用下的振動做受迫振動的物體,它做受迫振動的周期（或頻 率）等于驅動力的周期（或頻率）,而與物體的固有周期（或頻率）衛(wèi)it2共振做受迫振動的物體,它的驅動力的頻率與固有頻率越接 近,其振幅就越大,當二者相等時,振幅達到最大,這 就是共振現(xiàn)象共振曲線如圖2所示.解析:答案自測3 （多選）如圖3所示球振動后, 到穩(wěn)定時,下列說法中正確的是A. 只有A、C的振動周期相等B. C的振幅比B的振幅小0

5、、B、C的振動周期相等通過水平細繩迫使3、G辰動,振動達圖3答案 返回研透命題點命題點一 簡諧運動的規(guī)律受力 特征回復力F二-kx , F（或d）的大小與啲大小成正比,方向相反運動 特征靠近平衡位置時，F(xiàn)、兀都減小，c增大；遠離平衡位置時，F(xiàn)、兀都增大,e減小能量特征振幅越大,能量越大在運動過程中,動能和勢能相互轉化,系統(tǒng) 的機械能守恒周期 性特征質點的位移、回復力、加速度和速度隨時間做周期性變化,變化 周期就是簡諧運動的周期T;動能和勢能也隨時間做周期性變化, 其變化周期為f對稱 性特征關于平衡位置O對稱的兩點,加速度的大小、速度的大小、動能、 勢能相等,相對平衡位置的位移大小相等例1 （多

6、選）（2018-山西省重點中學協(xié)作體期末）下列關于簡諧運動以及做簡諧運 動的物體完成一次全振動的意義,以下說法正確的是 令位移減小時,加速度減小，速度增大B. 位移的方向總跟加速度的方向相反,跟速度的方向相同C. 動能或勢能第一次恢復為原來的大小所經(jīng)歷的過程度禾助口速度第一次同時恢復為原來的大小和方向所經(jīng)歷的過程芒物體運動方向指向平衡位置時,速度的方向與位移的方向相反；背離平衡位 置時,速度方向與位移方向相同解析:答案變式1如圖4所示,彈簧振子$上放一個物塊A ,在A與起做簡諧運動的過 程中，下列關于A受力的說法中正確的是/bC/,圖4A. 物塊A受重力、支持力及彈簧對它的恒定的彈力B. 物塊

7、A受重力、支持力及彈簧對它的大小和方向都隨時間變化的彈力C. 物塊A受重力、支持力及B對它的恒走的摩擦力兮物塊A受重力、支持力及B對它的大小和方向都隨時間變化的摩擦力答案命題點二 簡諧運動圖像的理解和應用1 可3犬取的信息：振幅4、周期八或頻韌和初相位（如郅睛）圖5某時刻振動質點離開平衡位置的位移.(3) 某時刻質點速度的大小和方向：曲線上各點切線的斜率的大小和正負分別 表示各時刻質點的速度的大小和速度的方向,速度的方向也可根據(jù)下一時刻 質點的位移的變化來確定.(4) 某時刻質點的回復力和加速度的方向：回復力總是指向平衡位置,回復力 和加速度的方向相同,在圖像上總是指向梓由.(5) 某段時間內

8、質點的位移、回復力、加速度、速度、動能和勢能的變化情況.2簡諧運動的對稱性:(圖6)相隔A(n + |)T(n = 0,1,2，)的兩個時刻,彈簧振子的位置關于平衡位置 對稱，位移等大反向/速度也等大反向.相隔二nT(n二1,2,3 ,)的兩個時刻，彈簧振子在同一位置，位移和速度 都相同.例2 （2017北京理綜 15）某彈簧振子沿璉由的簡諧運動圖像如圖7所示,下列描述正確的是&二1 s時，振子的速度為零,加速度為負的最大值 B*2s時,振子的速度為負，加速度為正的最大值C*3 s時,振子的速度為負的最大值,加速度為零D*4s時,振子的速度為正,加速度為負的最大值變式2質點做簡諧運動,其位移x

9、與時間r的關系曲線如圖8所示,由圖可知A振幅為4 cm ,頻率為0.25 HzB.2 1 s時速度為零，但質點所受合外力最大 &二2 s時質點具有正方向最大加速度D該質點的振動方程為x =2sin 務(cm)答案Izil變式3 (2018山西省重點中學協(xié)作體期末)如圖9所示的彈簧振子，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.圖9(1) 若以向右為位移的正方向,當振子運動到O點右側最大位移處開始計時,試畫出其一個周期的振動圖像;答案見解析圖(2) 若從振子經(jīng)過平衡位置開始計時，求經(jīng)過26 s小球通過的路程？答案 0.52 m2 6解析振子經(jīng)過一個周期路程為

10、4個振幅，故2.6 s經(jīng)過的路程為訂X 4 X 0.02 m二 0.52 m.解析 答案命題點三單擺及其周期公式1 單擺的受力特征(1)回復力扌睜撻力沿與擺線垂直方向的分力f回二-mgsin 0 =負號表示回復力F回與位移x的方向相反.向心力：細線的拉力和擺球重力沿細線方向分力的合力充當向心力，F(xiàn)向二T -加geos 0.(3) 兩點說明當擺球在最高點時腫向二mv2=0 , T= mgcos 0.2 2= Imax當擺球在最低點時腫向二一7，F(xiàn)向最大,T=mg + m-p.2周期公式卩二2兀誹的兩點說明(1為等效擺長,表示從懸點到擺球重心的距離.(2)g為當?shù)刂亓铀俣?例3如圖10甲是一個單

11、擺振動的情形z O是它的平衡位置，B、C是擺球所能 到達的最遠位置.設向右為正方向圖乙是這個單擺的振動圖像根據(jù)圖像回答:圖10(1)單擺振動的頻率是多大？答案1.25 Hz解析 由題圖乙知周期0.8 s ,貝J頻率125 Hz.開始時擺球在何位置?答案B點解析 由題圖乙知,心0時擺球在負向最大位移處,因向右為正方向，所以開 始時擺球在B點.(3)若當?shù)氐闹亓铀俣葹?0 m/s2 ,試求這個單擺的擺長是多少？(計算結果保留兩位有效數(shù)字)解析 5)機械工作時底座發(fā)生的振動共振篩、聲音的共鳴等圖112對共振的理解 (1)共振曲線：如圖11所示，橫坐標為驅動力頻率縱坐標為振幅A ,它直觀地反映了驅動

12、力頻率對某固有頻率為/o的振動系統(tǒng)受迫振動振幅的影響,由圖 可知,為o越接近,振幅A越大；當f二九時,振幅A最大.(2)受迫振動中系統(tǒng)能量的轉化：做受迫振動的系統(tǒng)的機械 能不守恒,系統(tǒng)與外界時刻進行能量交換.0 Hz %W60 Hz例4下表記錄了某受迫振動的振幅隨驅動力頻率變化的關系,若該振動系統(tǒng) 的固有頻率為扃,貝0驅動力頻率/Hz304050607080受迫振動振幅/cmMiiiBiiiM10.2B.616.80Hz27.2/固728.1 0 Hz16.58.3D以上三個都不對變式5如圖12所示，在一條張緊的繩子上掛幾個擺，其中A、B的擺長相等當 4擺振動的時候,通過張緊的繩子給從C、D擺

13、施加驅動力，使其余各擺做受 迫振動觀察3、C、D擺的振動發(fā)現(xiàn)A. Cj罷的頻率最/B. D擺的周期最大號倂罷的擺角最大圖2D.B、C、Q的擺角相同解析 答案 返回妙 課時作業(yè)雙基鞏固練1 做簡諧運動的物體,當它每次經(jīng)過同一位置時,可能不同的物理量是A.位移度C.加速度D.復力2. （2019-陜西省商洛市調研）做簡諧運動的單擺擺長不變,若擺球質量減小為原 來的生擺球經(jīng)過平衡位置時速度增大為原來的2倍,則單擺振動的A. 頻率、振幅都不變B.頻率、振幅都改變C. 頻率不變,振幅改變D.頻率改變/振幅不變123456789101112答案3. 如圖1所示,彈簧振子在b兩點間做簡諧振動,當振子從平衡位

14、置O向。運動過程中A. 加速度和速度均不斷減小B. 加速度和速度均不斷增大例速度不斷增大,速度不斷減小D加速度不斷減小，速度不斷增大解析 在振子由O到d的過程中,其位移不斷增大,回復力增大,加速度增大, 但是由于加速度與速度方向相反，故速度減小，因此選項C正確.4. 如圖2所示為某彈簧振子在0 5 s內的振動圖像,由圖可知,下列說法中正確的是A. 振動周期為5 s ,振幅為8 cmB. 第2 s末振子的速度為零,加速度為負向的最大值C. 從第1 s末到第2 s末振子的位移增加,振子在做加速度減小的減速運動*第3 s末振子的速度為正向的最大值解析 答案5. （多選）一個質點做簡諧運動的圖像如圖3

15、所示,下列說法正確的是 A.質點振動的頻率為4 Hz 令在10 s內質點經(jīng)過的路程是20 cm 也5 s末,質點的速度為零,加速度最大 衛(wèi)二1.5 s和T二4.5 s兩時刻質點的位移大小相等,都是212345678911112解析:答案6. （多選）某質點做簡諧運動,其位移隨時間變化的關系式為兀二Asin,則質點令第1 s末與第3 s末的位移相同B第1 s末與第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個單擺在地面上做受迫振動,其共振曲線（振幅A與驅動力頻率用勺關系）如圖4所示,貝！A.此單擺的固有周期約為0.5 s gtt匕單擺的擺長約為1 mC.若擺長增大,單擺的固有頻率

16、增大D.若擺長增大,共振曲線的峰將向右移動解析 由題圖共振曲線知此單擺的固有頻率為0.5 Hz ,固有周期為2 s ,故A錯2ti二,得此單擺的擺長約為1 m ,故B正確；若擺長增大,單擺的固有周期增大,固有頻率減小，則共振曲線的峰將向左移 動,故C、D錯誤.&（多選）（2018福建省福州市質檢）一彈簧振子沿x軸振動,振幅為4 cm ,振子的平衡位置位于x軸上的O點圖5甲上的、b、C、 為四個不同的振動狀態(tài)；黑點表示振子的位置,黑點上的箭頭表示運動的方向圖乙給出的四條振動圖線,可用于表示振子的振動圖像的是 若規(guī)定狀態(tài)d時心0 ,則圖像為B. 若規(guī)定狀態(tài)b時心0 ,則圖像為C. 若規(guī)定狀態(tài)c時1

17、二0 ,則圖像為令若規(guī)定狀態(tài)時t二0 ,則圖像為9.（多選）如圖6所示為同一地點的兩單擺甲、乙的振動圖像,則下列說法中正確的是 薩、乙兩單擺的擺長相等 薩擺的振幅比乙擺大C. 甲擺的機械能比乙擺大殳任U 0.5 s時有正向最大加速度的是乙擺 E.由圖像可以求出當?shù)氐闹亓铀俣?3467 S 9 1C 1112解析:答案10.（多選）（2018-四川省德陽市高考物理一診）一彈簧振子做簡諧振動,則以下 說法正確的是令振子的質量越大,則該振動系統(tǒng)的周期越長B.振子的質量越大,則該彈簧振子系統(tǒng)的機械能越大體知振動周期為八若t=T,則在耐刻和（/）時刻振子運動的加速度一 定相同D若耐刻和（）時刻彈簧的長度相等,則定為振動周期的整數(shù)倍 &振子的動能相等時,彈簧的長度不一定相等11 如圖7所示為一彈簧振子的振動圖像,試完成以下問題:(1) 寫出該振子簡諧運動的表達式； 答案見解析23467 S 9101112解析:答案(2) 在第2 s末到第3 s末這段時間內，彈簧振子的加速度、速度、動能和彈性勢 能各是怎樣變化的？答案見解析解析由題圖可知，在t=2 s時，振