(教用word)第2章 核心主题提升课(二)-【提分教练】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第一册(人教版2019)

主题一　简谐运动的周期性和对称性 1．做简谐运动的物体在完成一次全振动后，再次振动时则是重复上一个振动的形式，所以物体做的简谐运动具有周期性。 2．做简谐运动的物体其运动具有对称性。 (1)速率的对称性：系统在关于平衡位置对称的两位置具有相等的速率。 (2)加速度和回复力的对称性：系统在关于平衡位置对称的两位置具有等大反向的加速度和回复力。 (3)时间的对称性：系统通过关于平衡位置对称的两段位移的时间相等；振动过程中通过任意两点A、B的时间与逆向通过该段的时间相等。 如图所示，一质点做简谐运动，先后以相同的速度依次通过A、B两点，历时1 s，质点通过B点后再经过1 s又第2次通过B点，在这2 s内质点通过的总路程为12 cm。则质点的振动周期和振幅分别为(　　) A. 3 s，6 cm B. 4 s，6 cm C. 4 s，9 cm D. 2 s，8 cm B　解析：因质点通过A、B两点时速度相同，说明A、B两点关于平衡位置对称，由时间的对称性可知，质点由B到最大位移，与由A到最大位移的时间相等，即t1＝0.5 s，则＝tAB＋2t1＝2 s，故T＝4 s，由过程的对称性可知，质点在这2 s内通过的路程恰为2A，即2A＝12 cm，A＝6 cm，故B正确。 一个做简谐运动的质点在平衡位置O点附近振动。当质点从O点向某一侧运动时，经3 s第一次过P点，再向前运动，又经2 s第二次过P点，则该质点再经多长的时间第三次经过P点？ 解析：若质点沿图中①的方向第一次过P点，历时 3 s；由P到B，再由B到P共历时2 s，则由其对称性知P、B间往返等时，各为1 s，从而可知＝4 s，周期T＝16 s。第三次再过P点，由P向左到A再返回到P，历时为一个周期T减去P、B间往返的 2 s，则需时t＝16 s－2 s＝14 s 若沿图中②的方向第一次过P点，则有 3 s－tOP＝2 s＋tPO＋tOP＝，而tOP＝tPO 由以上两式可解得tOP＝tPO＝ s，T′＝ s 则质点第三次过P点历时t′＝T′－2 s＝ s。 答案：14 s或 s 主题二　简谐运动的图像 1．振动图像表示振动质点的振动位移随时间的变化规律，图像的形状与起始时刻的选取和正方向的规定有关，从图像中可获得的信息： (1)振幅A和周期T。 (2)任一时刻的速度、加速度、回复力的方向及位移的大小和方向。 (3)判定任意一段时间内v、a、F、x、Ek、Ep的变化趋势。 2．利用图像解题时，要深刻理解图像的意义，并能做到见图像而知实际振动过程，同时也能由实际振动过程回归图像。 (多选)一单摆的振动图像如图所示，下列说法正确的是(　　) A. t＝1.0 s时，摆球处于平衡状态 B. t＝2.0 s时，摆球处于平衡位置 C. 摆球摆动过程中，在任何位置都不是平衡状态 D. t＝1.0 s时，摆线所受拉力最大 BCD　解析：位移为0时，回复力为0，回复力产生的加速度为0，但由于摆球做圆周运动，还有向心加速度，既然有加速度就不是平衡状态，只是在平衡位置，A错误，B正确；摆球摆动过程中，在任何位置都有加速度，没有一处是平衡状态，C正确；t＝1.0 s时，摆球的速度最大，恰好过最低点，摆线所受拉力最大，D正确。 主题三　单摆周期公式的应用 1．摆钟的快慢及调节方法 (1)计时原理：摆钟的计时是以钟摆完成一定数量的全振动，从而带动秒针、分针、时针转动实现的，因此钟摆振动的周期变化就反映了摆钟的快慢。如钟摆振动周期变大，则摆钟变慢，摆钟时针转动一圈的时间变长。 (2)摆钟快慢产生的原因：一是g值的变化，如摆钟地理位置的变化等；二是摆长的变化，如热胀冷缩等原因。摆钟周期可以用公式T＝2π计算。 (3)摆钟快慢的调整 ①摆钟变快说明周期变小，应增大摆长。 ②摆钟变慢说明周期变大，应减小摆长。 2．在复合场中的单摆 单摆处在电场或磁场中时，若摆球带电，摆球会受电场力或磁场力，此时单摆的周期是否变化应从回复力的来源看，如果除重力外，其他的力参与提供回复力，则单摆周期变化，若不参与提供回复力，则单摆周期不变。 斌斌同学利用“探究单摆周期与摆长的关系”的实验装置(如图所示)来测量当地的重力加速度。他测得摆线长为L，铁球的直径为d；在测定周期时，摆球的计时起点应选择图中的________(选填“A”“B”或“C”)位置；若测得单摆n次全振动的时间为t，则当地的重力加速度g可表达为________。 解析：摆球经过C位置时，速度最大，从该位置开始计时误差较小。 摆长为l＝L＋，摆球振动的周期为T＝ 根据T＝2π得 g＝＝＝。 答案：C　 如图所示，三根长度均为l0的绳1、2、3共同系住一密度均匀的小球m，球的直径为d(d≪l0)，绳2、3与天花板的夹角α＝30°。重力加速度为g。则： (1)若小球在纸