第十三章 第1讲 机械振动-【金版教程】2024高考物理一轮复习解决方案全书word（新教材）

金版教程 高考科学复习解决方案 物理 第讲　机械振动 [教材阅读指导] (对应人教版选择性必修第一册相关内容及问题) 　第二章第1节阅读“弹簧振子”这一部分内容，为什么说弹簧振子是一个理想化模型？ 提示：摩擦和空气阻力不计，弹簧质量不计。 　第二章第1节阅读“弹簧振子的位移—时间图像”这一部分内容，弹簧振子的位移—时间图像中的位移指的是相对于哪点的位移？ 提示：小球的平衡位置。 　第二章第2节[做一做]“测量小球振动的周期”，简谐运动的周期是否与振幅有关？ 提示：无关。 　第二章第2节[例题]，再做该题，对简谐运动，小球在T时间内通过的路程一定是2A吗？在T时间内通过的路程一定是A吗？ 提示：小球在T时间内通过的路程一定是2A；在T时间内通过的路程不一定是A，小球只有自最大位移处或平衡位置处开始，在T时间内通过的路程才是A。 　第二章第2节[练习与应用]T4；T5。 提示：T4：如图所示。 T5：x甲＝0.5sin (5πt＋π)cm， x乙＝0.2sin cm。 　第二章第3节[做一做]，再填该表，体会简谐运动过程中各物理量的变化规律。 提示： 位置 Q Q→O O O→P P 位移的大小 最大 ↘ 0 ↗ 最大 速度的大小 0 ↗ 最大 ↘ 0 动能 0 ↗ 最大 ↘ 0 弹性势能 最大 ↘ 0 ↗ 最大 机械能 不变 不变 不变 不变 不变 　第二章第3节[练习与应用]T1、T2，再做这两道题，体会用动力学方法分析简谐运动。 提示：T1：由简谐运动的定义出发，先确定平衡位置，再分析什么是回复力，进而论证。 T2：(1)木筷受力平衡的位置为振动的平衡位置，分析木筷所受合力F合与其下端偏离平衡位置的位移x是否满足F合＝－kx。 (2)小球受到重力和圆弧面支持力的作用，分析这两个力的合力沿圆弧切线方向的分力F与小球偏离最低点的位移x是否满足F＝－kx。 　第二章第4节阅读“单摆的回复力”这一部分内容，单摆做简谐运动的条件是什么？ 提示：摆角很小。 　第二章第4节[练习与应用]T4。 提示：(1)l＝≈1 m； (2)θmax＝arcsin ＝2.3°。 　第二章阅读“5　实验：用单摆测量重力加速度”这一节内容，请思考：除通过公式计算求平均值，还能用什么方法处理实验数据，得到重力加速度？ 提示：设小球半径为r，摆线长为L，则摆长l＝L＋r，由T＝2π ，得L＝T2－r，由L­T2图像的斜率即可求出g。 　第二章第6节“共振现象及其应用”这部分的[做一做]图2.6－3中，使D摆偏离平衡位置后释放，在振动稳定后其余各摆中哪个摆的振幅最大？ 提示：A摆、G摆。 　第二章[复习与提高]B组T1、T2、T5，再做这几道题，体会动力学观点和能量观点在分析振动问题时的应用。 提示：T1：E＝nΔE＝nmgΔh＝×0.2×10×(1.5－1.2)×10－2 J＝3×10－2 J。 T2：＝＝，又＝m摆g1，＝m摆g2，解得：＝。 T5：由力的周期性变化分析单摆的周期。 (1)0.8π s，1.6 m； (2)(3)设单摆的最大摆角为θ，则从最高点到最低点，由机械能守恒定律有： mg(l－l cos θ)＝mv 受力分析：在最高点时，Fmin＝mg cos θ 在最低点时，Fmax－mg＝m 联立解得：m＝＝5×10－2 kg； vm＝ m/s。 物理观念　简谐运动 1．简谐运动的概念 如果物体的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图像(x－t图像)是一条正弦曲线，这样的振动是一种简谐运动。 2．平衡位置 振动物体原来静止时的位置。 3．回复力 (1)定义：使振动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。 4．描述简谐运动的物理量 物理量 定义 意义 位移 由平衡位置指向物体所在位置的有向线段 描述物体振动中某时刻的位置相对于平衡位置的位移 振幅 振动物体离开平衡位置的最大距离 描述振动的强弱和能量 周期 振动物体完成一次全振动所需要的时间 描述振动的快慢，两者互为倒数：T＝ 频率 振动物体完成全振动的次数与所用时间之比 相位 ωt＋φ0 描述周期性运动在各个时刻所处的不同状态 物理观念　简谐运动的公式和图像 1．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＝A_sin_(ωt＋φ0)，其中A表示振幅，ω＝＝2πf表示简谐运动的快慢，ωt＋φ0表示简谐运动的相位，φ0叫作初相位。 2．简谐运动的图像 (1)如图所示。 (2)物理意义：表示振动质点的位移随时间变化的