第14单元 选修3-4 第01讲 机械振动-2022年高考物理一轮复习点点通视频课（人教版选修3-2、3-3、3-4、3-5）

第14单元选修3-4 第01讲　机械振动 2022年高考物理一轮复习点点通 秒过基点 01 1.简谐运动 (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_________，质点的运动就是简谐运动. (2)平衡位置：物体在振动过程中_______为零的位置. (3)回复力 ①定义：使物体返回到_________的力. ②方向：总是指向_________. ③来源：属于_____力，可以是某一个力，也可以是几个力的_____或某个力的_____. 一、简谐运动 平衡位置 回复力 平衡位置 平衡位置 效果 合力 分力 模型 弹簧振子 单摆 示意图     2.简谐运动的两种模型 简谐运动 条件 ①弹簧质量要忽略 ②无摩擦等阻力 ③在弹簧弹性限度内 ①摆线为不可伸缩的轻细线 ②无空气阻力等 ③最大摆角小于等于5° 回复力 弹簧的_____提供 摆球_____沿与摆线垂直方向(即切向)的分力 平衡位置 弹簧处于_____处 最低点 周期 与振幅无关 能量转化 _________与动能的相互转化，系统的机械能守恒 __________与动能的相互转化，机械能守恒 重力 原长 弹力 弹性势能 重力势能 二、简谐运动的公式和图象 1.表达式 (1)动力学表达式：F＝_____，其中“－”表示回复力与位移的方向相反. (2)运动学表达式：x＝_____________，其中A代表振幅，ω＝2πf 代表简谐运动的快慢，ωt＋φ0代表简谐运动的相位，φ0叫做_____. －kx Asin(ωt＋φ0) 初相 2.图象 (1)从_________开始计时，函数表达式为x＝Asin ωt，图象如图甲所示. (2)从_________处开始计时，函数表达式为x＝Acos ωt，图象如图乙所示. 平衡位置 最大位移 三、受迫振动和共振 1.受迫振动 系统在_______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_______的周期(或频率)，而与物体的固有周期(或频率)_____. 驱动力 驱动力 无关 2.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_____时，振幅达到最大，这就是共振现象.共振曲线如图所示. 相等 02 考点面对面 一、简谐运动的规律 受力特征 回复力F＝－kx，F(或a)的大小与x的大小成正比，方向相反 运动特征 靠近平衡位置时，a、F、x都减小，v增大；远离平衡位置时，a、F、x都增大，v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 例1.质点沿x轴做简谐运动，平衡位置为坐标原点O，质点经过a点和b点时速度相同，时间tab＝0.2 s；质点由b再次回到a点所需的最短时间tba＝0.4 s，则质点做简谐运动的频率为(　　) A．1 Hz　　　　　　　 B．1.25 Hz C．2 Hz D．2.5 Hz √ 变式1　 (多选)如图所示,轻弹簧上端固定,下端连接一小物块,物块沿竖直方向做简谐运动。以竖直向上为正方向,物块简谐运动的表达式为y=0.1sin(2.5πt) m。t=0时刻,一小球从距物块h高处自由落下;t=0.6 s时,小球恰好与物块处于同一高度。取重力加速度的大小g=10 m/s2。以下判断正确的是(　　)。 A.h=1.7 m B.简谐运动的周期是0.8 s C.0.6 s内物块运动的路程是0.2 m D.t=0.4 s时,物块与小球运动方向相反 √ √ 二、简谐运动图象的理解和应用 1.可获取的信息： (1)振幅A、周期T(或频率f)和初相位φ0(如图所示). (2)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大小和方向，速度的方向也可根据下一相邻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. (5)某段时间内质点的位移、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(如图) (1)相隔 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. (2)相隔Δt＝nT(n＝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　如图所示，弹簧振子在M、N之间做简谐运动。以平衡位置O为原点，建立Ox轴。向右为x的轴的正方向。若振子位于N点时开始计时，则其振动图像为 √ 变式1．某质点做简谐运动，其位移随时间变化的关系式