第7章 第1节 机械振动(教参)-【名师导航】2024年高考物理一轮总复习(新教材新高考)通用版

[教师备选资源] 真题索引 　 图(a)　　　　　图(b) 　　　　2022·广东卷·T16　　　　　2022·湖南卷·T16 　　 2022·山东卷·T9　　2021·全国乙卷·T34　2022·全国甲卷·T34 图(a)　　　　　　　图(b) 2022·河北卷·T17　　　　2021·辽宁卷·T7　　 　　　　2022·浙江6月卷·T11 考情分析 1．高考对本章内容考查的题型以选择题为主，也可能出现计算题或实验题，难度中等。 2．命题热点为简谐运动的动力学分析、简谐运动规律、振动图像、机械波的形成与传播、波的图像的应用、波的特有现象等，试题的情境向着贴近生活的方向发展。 课程标准 1．通过实验，认识简谐运动的特征。能用公式和图像描述简谐运动。 2．通过实验，探究单摆的周期与摆长的定量关系。知道单摆周期与摆长、重力加速度的关系。会用单摆测量重力加速度的大小。 3．通过实验，认识受迫振动的特点。了解产生共振的条件及其应用。 4．通过观察，认识波的特征。能区别横波和纵波。能用图像描述横波。理解波速、波长和频率的关系。 5．知道波的反射和折射现象。通过实验，了解波的干涉与衍射现象。 6．通过实验，认识多普勒效应。能解释多普勒效应产生的原因。能列举多普勒效应的应用实例。 第1节　机械振动 一、简谐运动　单摆、单摆的周期公式 1．简谐运动 (1)定义：物体在跟位移大小成正比并且总是指向平衡位置的回复力作用下的振动。 (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。 (4)简谐运动的特征 ①动力学特征：F回＝－kx。 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．简谐运动的两种模型 模型 弹簧振子 单摆 示意图 简谐运动 条件 (1)弹簧质量可忽略； (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)无空气等阻力； (3)最大摆角小于5° 回复力 弹簧的弹力 摆球重力沿与摆线垂直(即切向)方向的分力 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 弹性势能与动能相互转化，机械能守恒 重力势能与动能相互转化，机械能守恒 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。 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 (2)从最大位移处开始计时，函数表达式为x＝Acos ωt，图像如图乙所示。 乙 三、受迫振动和共振 1．受迫振动 (1)系统在驱动力作用下的振动。 (2)做受迫振动的物体，它做受迫振动的周期(或频率)等于驱动力的周期(或频率)，而与物体的固有周期(或频率)无关。 2．共振现象 (1)做受迫振动的物体，驱动力的频率与它的固有频率越接近，其振幅就越大，当二者相等时，振幅达到最大，这就是共振现象。 (2)共振曲线如图所示。 一、易错易混辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)周期、频率是表现物体做简谐运动快慢程度的物理量。 (√) (2)简谐运动的回复力可以是恒力。 (×) (3)弹簧振子每次经过平衡位置时，位移为零，动能最大。 (√) (4)单摆在任何情况下的运动都是简谐运动。 (×) (5)物体做受迫振动时，其振动频率与固有频率无关。 (√) (6)简谐运动的图像描述的是振动质点的轨迹。 (×) 二、教材习题衍生 1．(鲁科版选择性必修第一册改编)正在运转的机器，当其飞轮以角速度ω0匀速转动时，机器的振动不强烈，切断电源，飞轮的转动逐渐慢下来，在某一小段时间内机器却发生了强烈的振动，此后飞轮转速继续变慢，机器的振动也随之减弱，在机器停下来之后若重新启动机器，使飞轮转动的角速度从0较缓慢地增大到ω0，在这一过程中(　　) A．机器不一定还会发生强烈的振动 B．机器一定不会发生强烈的振动 C．若机器发生强烈振动，强烈振动可能发生在飞轮角速度为ω0时 D．若机器发生强烈振动，强烈振动时飞轮的角速度肯定不为ω0 D　[飞轮从以角速度ω0转动逐渐慢下来，在某一小段时间内机器发生了强烈的振动，说明此过程机器的固有频率与驱动频率相等达到了共振，当飞轮转动的角速度从0较缓慢地增大到ω0，在这一过程中，