第十三章 第1讲 机械振动-2023高考物理【步步高】大一轮复习讲义（新教材 教师word）津鲁琼辽鄂粤冀渝湘闽晋皖黑吉云

自主命题卷 全国卷 考 情 分 析 2021·广东卷·T16(1)　简谐运动 2021·湖南卷·T16(1)　振动图像、机械波 2021·河北卷·T16(1)　简谐运动 2021·浙江6月选考·T9　机械波 2020·北京卷·T6　振动图像和波的图像 2020·天津卷·T4　波的图像 2020·山东卷·T4　波的图像 2020·浙江7月选考·T17(2)　实验：用单摆测量重力加速度的大小 2021·全国乙卷·T34(1)　波的图像 2021·全国甲卷·T34(2)　简谐运动、机械波 2020·全国卷Ⅱ·T34(1)　单摆 2020·全国卷Ⅰ·T34(1)　多普勒效应 2020·全国卷Ⅰ·T34(2)　波的干涉 2020·全国卷Ⅲ·T34(1)　波的图像 2019·全国卷Ⅲ·T34(1)　波的干涉 2019·全国卷Ⅰ·T34(1)　振动图像和波的图像 试题情境 生活实践类 共振筛、摆钟、地震波、多普勒彩超等 学习探究类 简谐运动的特征、单摆的周期与摆长的定量关系、用单摆测量重力加速度的大小、受迫振动的特点、共振的条件及其应用、波的干涉与衍射现象、多普勒效应 第1讲　机械振动 目标要求　1.知道简谐运动的概念，理解简谐运动的表达式和图像.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． 考点一　简谐运动的规律 1．简谐运动：如果物体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，并且总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动． 2．平衡位置：物体在振动过程中回复力为零的位置． 3．回复力 (1)定义：使物体在平衡位置附近做往复运动的力． (2)方向：总是指向平衡位置． (3)来源：属于效果力，可以是某一个力，也可以是几个力的合力或某个力的分力． 1．简谐运动的回复力可以是恒力．(　×　) 2．简谐运动的平衡位置就是质点所受合力为零的位置．(　×　) 3．做简谐运动的质点先后通过同一点，回复力、速度、加速度、位移都是相同的．(　×　) 4．做简谐运动的质点，速度增大时，其加速度一定减小．(　√　) 对简谐运动的理解 受力特点 回复力F＝－kx，F(或a)的大小与x的大小成正比，方向相反 运动特点 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 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 周期性 做简谐运动的物体的位移、回复力、加速度和速度均随时间做周期性变化，变化周期就是简谐运动的周期T；动能和势能也随时间做周期性变化，其变化周期为 对称性 (1)如图所示，做简谐运动的物体经过关于平衡位置O对称的两点P、P′(OP＝OP′)时，速度的大小、动能、势能相等，相对于平衡位置的位移大小相等 (2)物体由P到O所用的时间等于由O到P′所用时间，即tPO＝tOP′ (3)物体往复过程中通过同一段路程(如OP段)所用时间相等，即tOP＝tPO (4)相隔或(n为正整数)的两个时刻，物体位置关于平衡位置对称，位移、速度、加速度大小相等，方向相反 考向1　简谐运动基本物理量的分析 例1　如图所示，在光滑水平面上有一质量为m的小物块与左端固定的轻质弹簧相连，构成一个水平弹簧振子，弹簧处于原长时小物块位于O点．现使小物块在M、N两点间沿光滑水平面做简谐运动，在此过程中(　　) A．小物块运动到M点时回复力与位移方向相同 B．小物块每次运动到N点时的加速度一定相同 C．小物块从O点向M点运动过程中做加速运动 D．小物块从O点向N点运动过程中机械能增加 答案　B 解析　根据F＝－kx可知小物块运动到M点时回复力与位移方向相反，故A错误；根据a＝－可知小物块每次运动到N点时的位移相同，则加速度一定相同，故B正确；小物块从O点向M点运动过程中加速度方向与速度方向相反，做减速运动，故C错误；小物块从O点向N点运动过程中弹簧弹力对小物块做负功，小物块的机械能减少，故D错误． 考向2　简谐运动的周期性与对称性 例2　(多选)弹簧振子做简谐运动，若从平衡位置O开始计时，经过0.5 s时，振子第一次经过P点，又经过了0.2 s，振子第二次经过P点，则再过多长时间该振子第三次经过P点(　　) A．0.6 s B．2.4 s C．0.8 s D．2.2 s 答案　AD 解析　若振子从O点开始向右振动，作出示意图如图甲所示 则振子的振动周期为T1＝(0.5＋0.1)×4 s＝2.4 s，则该质点再经过时间Δt＝T1－0.2 s＝2.2 s，第三次经过P点；若振子从O点开始向左振动，作出示意图如图乙所示 则有0.5 s＋0.1 s＝T2，振子的振动周期为T2＝0.8 s，则该振子再经过时间Δt′＝T2－