2023届高考物理一轮复习学案： 第1讲机械振动

第1讲　机械振动 一、简谐运动 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________． (4)简谐运动的特征 ①动力学特征：F回＝________．②运动学特征：x、v、a均按正弦或余弦规律发生周期性变化(注意v、a的变化趋势相反)．③能量特征：系统的机械能守恒、振幅A不变． 2．描述简谐运动的物理量 物理量 定义 意义 位移 由_______指向质点________的有向线段 描述质点振动中某时刻的位置相对于_______的位移 振幅 振动物体离开平衡位置的________ 描述振动的________和能量 周期 振动物体完成一次________所需时间 描述振动的______，两者互为倒数：T＝______ 频率 振动物体________内完成全振动的次数 二、简谐运动的公式和图象 1．表达式 (1)动力学表达式：F＝－kx，其中“－”号表示回复力与位移的方向________． (2)运动学表达式：x＝A sin (ωt＋φ)，其中A代表振幅，ω＝2πf表示简谐运动的________，(ωt＋φ)代表简谐运动的相位，φ叫做________． 2．图象 (1)从平衡位置开始计时，函数表达式为x＝________，图象如图甲所示． (2)从最大位移处开始计时，函数表达式为x＝______，图象如图乙所示． 三、单摆、周期公式 简谐运动的两种模型的比较： 模型 弹簧振子 单摆 简谐运 动条件 (1)弹簧质量可忽略 (2)无摩擦等________ (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 (3)最大摆角________ 回复力 弹簧的________提供 摆球________沿圆弧切线方向的分力 平衡位置 弹簧处于________处 ________点 周期 与________无关 ____________ 四、受迫振动和共振 1．受迫振动 (1)概念：系统在________的外力(驱动力)作用下的振动． (2)振动特征：受迫振动的频率等于________的频率，与系统的________无关． 2．共振 (1)概念：驱动力的频率等于系统的________时，受迫振动的振幅________的现象． (2)共振条件：驱动力的频率等于系统的________．(3)特征：共振时________最大． (4)共振曲线：如图所示． 1.惠更斯利用摆的等时性发明了带摆的计时器，叫摆钟．摆钟运行时克服摩擦所需的能量由重锤势能提供，运动的速率由钟摆控制．旋转钟摆下端的螺母可以使钟摆上的圆盘沿摆杆上下移动，如图所示． (1)摆锤的运动是简谐运动．(　　) (2)摆锤的运动是匀变速运动．(　　) (3)摆锤运动的周期与小球的质量成反比．(　　) (4)摆锤振动是受迫振动．(　　) (5)摆锤振动的固有频率随摆的增长而变大．(　　) (6)摆锤通过最低点时回复力为零，动能最大．(　 ) (7)摆锤通过最低点时合力为零，势能为零．(　　) 2.(多选)如图是两个单摆的振动图象，以下说法正确的是(　　) A．甲、乙两个摆的振幅之比为2∶1 B．甲、乙两个摆的频率之比为1∶2 C．甲、乙两个摆的摆长之比为1∶2 D．以向右的方向作为摆球偏离平衡位置的位移的正方向，从t＝0起，乙第一次到达右方最大位移时，甲振动到了平衡位置，且向左运动 3．(多选)一单摆在地面上做受迫振动，其共振曲线(振幅A与驱动力频率f的关系)如图所示，则下列说法正确的是(　　) A．此单摆的周期约为0.5 s B．此单摆的摆长约为1 m C．若摆长增加，共振曲线的峰将向左移动 D．若把该单摆从福建移到北京，要使其固有频率不变，应增加摆长 E．列车过桥需要减速，是为了防止列车发生共振 考点一　简谐运动的规律 简谐运动的五个特征 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，系统的动能和势能相互转化，机械能守恒 周期性特征 质点的位移、回复力、加速度和速度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