机械振动 复习与巩固 -2021-2022学年高二物理精讲精练（人教版选修3-4）

2021-2022学年高二物理精讲精练（人教版选修3-4） 机械振动 复习与巩固 【学习目标】 1．通过观察和分析，理解简谐运动的特征。能用公式和图像描述简谐运动的特征。 2．通过实验，探究单摆的周期与摆长的关系。 3．知道单摆周期与摆长、重力加速度的关系。会用单摆测定重力加速度。 4．通过实验，认识受迫振动的特点。了解产生共振的条件以及在技术上的应用。 【知识网络】 【要点梳理】 要点一、简谐运动 1．定义 物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总指向平衡位置的回复力的作用下的振动，叫简谐运动。 表达式为：，是判断一个振动是不是简谐运动的充分必要条件。凡是简谐运动沿振动方向的合力必须满足该条件；反之，只要沿振动方向的合力满足该条件，那么该振动一定是简谐运动。 2．几个重要的物理量间的关系 要熟练掌握做简谐运动的物体在某一时刻（或某一位置）的位移x、回复力F、加速度a、速度v这四个矢量的相互关系。 （1）由定义知：，方向与位移方向相反。 （2）由牛顿第二定律知：，方向与方向相同。 （3）由以上两条可知：，方向与位移方向相反。 （4）和之间的关系最复杂：当同向（即同向，也就是反向）时一定增大； 当反向（即反向，也就是同向）时，一定减小。 3．从总体上描述简谐运动的物理量 振动的最大特点是往复性或者说是周期性。因此振动物体在空间的运动有一定的范围，用振幅A来描述；在时间上则用周期来描述完成一次全振动所需的时间。 （1）振幅A是描述振动强弱的物理量。（一定要将振幅跟位移相区别，在简谐运动的振动过程中，振幅是不变的而位移是时刻在改变的） （2）周期T是描述振动快慢的物理量。周期由振动系统本身的因素决定，叫固有周期。任何简谐运动都有共同的周期公式：（其中是振动物体的质量，是回复力系数，即简谐运动的判定式中的比例系数，对于弹簧振子k就是弹簧的劲度，对其它简谐运动它就不再是弹簧的劲度了）。 （3）频率也是描述振动快慢的物理量。周期与频率的关系是。 4．表达式 ， 其中A是振幅， ， 是时的相位，即初相位或初相。 5．简谐运动的能量特征 振动过程是一个动能和势能不断转化的过程，振动物体总的机械能的大小与振幅有关，振幅越大，振