专题 机械振动与机械波-2023新高考人教版一轮复习导学案

深圳市盐田高级中学2023届一轮复习物理教学案 第十四章 机械振动和机械波 编者：尹立光 第十四章 机械振动和机械波 第1讲　机械振动 预习学案 【学习目标】 1．知道简谐运动的概念，理解简谐运动的表达式和图象。 2．知道什么是单摆，熟记单摆的周期公式。 3．理解受迫振动和共振的概念，了解产生共振的条件。 【知识回顾】 一、简谐运动 1．简谐运动 (1)定义：如果质点在运动方向上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 。 2．简谐运动的两种模型 模型 弹簧振子 单摆 示意图 简谐运 动条件 (1)弹簧质量可忽略 (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 T＝2π 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 二、简谐运动的公式和图像 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 。 2．图像 (1)从 开始计时，函数表达式为x＝Asin ωt，图像如图甲所示。 (2)从 处开始计时，函数表达式为x＝Acos ωt，图像如图乙所示。 三、受迫振动和共振 1．受迫振动 系统在驱动力作用下的振动。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) 。 2．共振 做受迫振动的物体，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。 【预习自测】 一、辨析自测 1．简谐运动的回复力可以是恒力。(　 　) 2．弹簧振子每次经过平衡位置时，位移为零、动能最大。(　 　) 3．单摆在任何情况下的运动都是简谐运动。(　 　) 4．物体做受迫振动时，其振动频率与固有频率无关。(　 　) 5．简谐运动的图象描述的是振动质点的轨迹。(　 　) 二、考点自测 1．如图所示，弹簧振子在B、C间振动，O为平衡位置，BO＝OC＝5 cm。若振子从B到C的运动时间是1 s，则下列说法中正确的是(　　) A．振子从B经O到C完成一次全振动 B．振动周期是2 s，振幅是5 cm C．经过两次全振动，振子通过的路程是20 cm D．从B开始经过3 s，振子通过的路程是40 cm 2．一质点做简谐运动的图像如图所示，则下列结论中，正确的是(　　) A．质点速度最大而加速度为零的时刻分别是0.2 s、0.4 s、0.5 s、0.7 s B．质点速度为零而加速度为负方向最大值的时刻分别是0、0.4 s、0.7 s C．质点所受的回复力方向由正变负的时刻是0.2 s D．振动系统势能最大而加速度为正方向最大值的时刻是0.3 s 3．如图所示为某弹簧振子在0～5 s 内的振动图像，由图可知，下列说法中正确的是(　　) A．振动周期为5 s，振幅为8 cm B．第2 s末振子的速度为零，加速度为负向的最大值 C．从第1 s末到第2 s末振子的位移增大，振子在做加速度减小的减速运动 D．第3 s末振子的速度为正向的最大值 4．(多选)一个质点做简谐运动的图像如图所示，下列说法正确的是(　　) A．质点振动的频率为4 Hz B．在10 s内质点经过的路程为20 cm C．第5 s末，质点的速度为零，加速度最大 D．t＝1.5 s和t＝4.5 s两时刻质点的位移大小相等，都是 cm 5．(多选)关于某物体受迫振动的共振曲线，下列判断正确的是(　　) A．物体的固有频率等于f0 B．物体做受迫振动时的频率等于f0 C．物体做受迫振动时振幅相同则频率必相同 D．为避免共振发生应该让驱动力的频率远离f0 6．(多选)如图甲所示在一条张紧的绳子上挂几个摆，a、c摆的摆长相同且小于b摆的摆长。当