60 第13章 第1讲 机械振动（PPT课件）-【金版新学案】2024高考物理大一轮复习讲义·高三总复习（新教材新高考版）

第1讲 机械振动 第十三章　机械振动与机械波 考点一　简谐运动的规律 考点二　简谐运动的表达式及图像的理解和应用 考点三　单摆及其周期公式 考点四 受迫振动和共振 课时精练(六十)　机械振动 内容索引 01 考点一　简谐运动的规律 (重难共研类) 1．简谐运动 (1)定义：如果物体的位移与____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，这样的振动就叫作简谐运动。 (2)条件：如果质点所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成____，并且总是指向________，质点的运动就是简谐运动。 (3)平衡位置：平衡位置是物体在振动过程中______为零的位置，并不一定是____为零的位置。 【知识梳理】 时间 正比 平衡位置 回复力 合力 (4)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____。 平衡位置 平衡位置 效果 合力 分力 (5)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______变化(注意v、a的变化趋势相反)。 ③能量特征：系统的机械能____，振幅A____。 －kx 周期性 守恒 不变 2．描述简谐运动的物理量 e 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______所需的时间 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 平衡位置 所在位置 最大距离 平衡位置 幅度大小 全振动 单位时间 快慢 【微判断】 (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。( ) × × × √ 简谐运动的五个特点 【重难诠释】 例1 (2022·浙江6月选考)如图所示，一根固定在墙上的水平光滑杆，两端分别固定着相同的轻弹簧，两弹簧自由端相距x。套在杆上的小球从中点以初速度v向右运动，小球将做周期为T的往复运动，则 【典例精析】 √ 【审题指导】　(1)小球与弹簧接触前做匀速运动，接触弹簧后做简谐运动。 (2)小球的第一个运动周期＝向右匀速运动＋半个周期的弹簧振子的运动＋向左匀速运动＋半个周期的弹簧振子的运动＋向右匀速运动至中点。 B　[物体做简谐运动的条件是它在运动中所受回复力与位移成正比，且方向总是指向平衡位置，可知小球在杆中点到接触弹簧过程，所受合力为零，此过程做匀速直线运动，故小球不是做简谐运动，A错误；假设杆中点为O，小球向右压缩弹簧至最大压缩量时的位置为A，小球向左压缩弹簧至最大压缩量时的位置为B，可知小球做周期为T的往复运动过程为O→A→O→B→O，根据对称性可知小球从O→A→O与O→B→O，这两个过程的动能变化完全一致，两根弹簧的总弹性势能的变化完全一 1．【简谐运动中各物理量的变化分析】 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 【针对训练】 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 √ 2．【简谐运动的周期性与对称性】 一弹簧振子做简谐运动，O为平衡位置。当t＝0时刻，振子经过O点；t＝0．4 s时，第一次到达M点；t＝0．5 s时振子第二次到达M点。则弹簧振子的周期可能为 A．0．6 s B．1．2 s C．2．0 s D．2．6 s √ 3．【地球表面处与太空中简谐运动的比较】 (2022·浙江1月选考)图甲中的装置水平放置，将小球从平衡位置O拉到A后释放，小球在O点附近来回振动；图乙中被细绳拴着的小球由静止释放后可绕固定点来回摆动。若将上述装置安装在太空中的我国空间站内进行同样操作，下列说法正确的是 A．甲图中的小球将保持静止 B．甲图中的小球仍将来回振动 C．乙图中的小球仍将来回摆动 D．乙图中的小球将做匀速圆周运动 B　[空间站中的物体处于完全失重状态，题图甲中的小球所受的弹力不受失重的影响，则小球仍将在弹力的作用下来回振动，A错误，B正