第七章 第1讲 机械振动-【创新教程】2024高考物理总复习大一轮教师用书word（新教材，人教版）

[教师专享] 考点内容 三年考题分析 核心素养 2022 2021 2020 简谐运动．简谐运动的公式和图像 浙江6月 选考T11 广东卷T16(1) 1.物理观念 (1)简谐运动的描述 (2)简谐运动的两种模型 (3)机械波的形成及传播 2．科学思维 机械波的传播机理及振动图像与波动图像的区别 3．科学态度与责任：机械波在科技领域的应用 单摆、周期公式 全国卷(Ⅱ)T34(1) 受迫振动和共振 机械波、横波和纵波、横波的图像 全国乙卷T34(1) 全国甲卷T34(1) 山东卷T9 辽宁卷T3 浙江6月选考T16 全国乙卷T34(3) 湖南卷T16(1) 浙江卷T9 全国甲卷T34(2) 波速、波长和频率(周期)的关系 浙江6月T16 全国甲卷T34(2) 全国卷(Ⅲ)34(1) 波的干涉和衍射现象．多普勒效应 全国卷(Ⅰ)T34(1)全国卷(Ⅰ)T34(2) 实验九：探究单摆的周期与摆长之间的关系、用单摆测定重力加速度 第1讲　机械振动 [必备知识·填充] [知识点一]　简谐运动的特征　 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　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：使物体返回到　平衡位置　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　. 2．简谐运动的两种模型 模型 弹簧振子 单摆 示意图 弹簧振子(水平) 简谐运动条件 ①弹簧质量要忽略 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　弹力　提供 摆球　重力　沿与摆线垂直方向(即切向)的分力 平衡位置 弹簧处于　原长　处 最低点 周期 与振幅无关 T＝2π 能量转化 　弹性势能　与动能的相互转化，机械能守恒　　 　重力势能　与动能的相互转化，机械能守恒 [知识点二]　简谐运动的公式和图像　 1．简谐运动的表达式 (1)动力学表达式：F＝　－　　kx　，其中“－”表示回复力与位移的方向相反． (2)运动学表达式：x＝　Asin(ωt＋φ)　，其中　　A代表振幅，ω＝2πf，表示简谐运动的快慢，ωt＋φ代表运动的相位，φ代表　初相位　. 2．简谐运动的图像 (1)从　平衡位置　开始计时，函数表达式为x＝Asin ωt，图像如图甲所示． 甲　　　　　　　　　乙 (2)从　最大位置　开始计时，函数表达式为x＝Acos ωt，图像如图乙所示． [知识点三]　受迫振动和共振　 1．受迫振动 (1)概念：振动系统在　周期性驱动力　作用下的振动． (2)特点：受迫振动的频率等于　驱动力　的频率，跟系统的固有频率　无关　. 2．共振 (1)现象：当驱动力的频率等于系统的　固有频率　时，受迫振动的振幅最大． (2)条件：驱动力的频率等于　固有频率　. (3)特征：共振时振幅　最大　. (4)共振曲线(如图所示)． [学情自测·验收] 一、思考辨析(正确的画“√”，错误的画“×”) 1．简谐运动的平衡位置就是质点所受合力为零的位置．(　×　) 2．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．(　×　) 3．公式x＝Asin ωt说明是从平衡位置开始计时．(　√　) 4．简谐运动的图像描述的是振动质点的轨迹．(　×　) 5．物体做受迫振动时，其振动频率与固有频率无关．(　√　) 6．物体受迫振动的频率与驱动力的频率无关．(　×　) 二、走进教材 1．(人教版选择性必修第一册 P34第2题改编)(多选)如图是某质点做简谐运动的振动图像．根据图像中的信息，判断下列说法正确的是(　　) A．质点离开平衡位置的最大距离为10 cm B．在1.5 s和2.5 s这两个时刻，质点的位移相同 C．在1.5 s和2.5 s这两个时刻，质点的速度相同 D．质点在0.5 s内通过的路程一定是10 cm 答案：AC 2．(人教版选择性必修第一册 P40第4题改编)有甲、乙两个简谐运动，甲的振幅为2 cm，乙的振幅为3 cm，周期都是4 s．当t＝0时，甲的位移为2 cm，乙的相位比甲落后，试写出二者的函数表达式，并在同一坐标系中作出它们的位移­时间图像． 解析：(1)甲、乙的周期T＝4 s，则ω＝＝0.5π，写出甲的函数表达式x甲＝2sin(0.5πt＋φ甲)，当t＝0时，x甲＝2 cm，故φ甲＝π，又因为φ乙－φ甲＝－π，所以φ乙＝0，可得出x甲＝2