第14章 第1讲 机械振动（课件PPT）-【新高考方案】2024高考物理一轮复习（老教材 新高考）

第十四章 振动和波　光(选修3－4) 第1讲　机械振动 一、简谐运动 1．简谐运动 (1)简谐运动的定义：如果质点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__________，这样的振动就是简谐运动。 (2)平衡位置：物体在振动过程中________为零的位置。 正弦曲线 回复力 (3)回复力 定义 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___________ 表达式 F＝_______ 来源 是________，不是性质力；可以由某一个力提供，也可以由几个力的______或某个力的_______提供 平衡位置 正比 －kx 效果力 合力 分力 2．两种模型 (1)弹簧振子 ①水平方向：如图甲所示，回复力由弹簧的弹力提供。 ②竖直方向：如图乙所示，回复力由重力和弹簧弹力的合力提供。   (2)单摆： 如图所示，在细线的一端拴一个小球，另一端固定在悬点上， 如果细线的长度不可改变，细线的质量与小球相比可以忽略，球的直 径比摆线短得多，这样的装置叫作单摆。 二、简谐运动的公式和图像 1．表达式 2 ．振动图像 (1)从__________开始计时，振动表达式为x＝Asin ωt，图像如图甲所示。 (2)从__________处开始计时，振动表达式为x＝Acos ωt，图像如图乙所示。 动力学表达式 F＝______，其中“－”表示回复力与位移的方向相反 运动学表达式 x＝____________，其中A代表振幅，ω＝2πf代表简谐运动振动的快慢，ωt＋φ0代表简谐运动的相位，φ0叫作______。 －kx 初相 平衡位置 最大位移 Asin(ωt＋φ0) 三、受迫振动和共振 1．受迫振动 2．共振 (1) 定义：做受迫振动的物体受到的驱动力的频率与其固有频率越接 近，其振幅就_____，当二者_____时，振幅达到最大，这就是共 振现象。 (2)共振曲线：如图所示。 定义 系统在周期性_______作用下的振动 特点 物体做受迫振动的周期(或频率)等于________的周期(或频率)，与物体的固有周期(或频率)______ 驱动力 驱动力 无关 越大 相等 微点判断　 (1)简谐运动是匀变速运动。 ( ) (2)周期、频率是表征物体做简谐运动快慢程度的物理量。 ( ) (3)振幅等于振子运动轨迹的长度。 ( ) (4)简谐运动的回复力可以是恒力。 ( ) (5)弹簧振子每次经过平衡位置时，位移为零、动能最大。 ( ) (6)单摆在任何情况下的运动都是简谐运动。 ( ) (7)物体做受迫振动时，其振动频率与固有频率无关。 ( ) × √ × × √ × √ (一) 简谐运动的规律及应用 考法(一)　简谐运动的规律 续表 [多维训练] 1．[简谐运动的理解] (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 解析：空间站中的物体处于完全失重状态，甲图中的小球所受的弹力不受失重的影响，则小球仍将来回振动，A错误，B正确；乙图中的小球在地面上由静止释放时，所受的回复力是重力的分力，而在空间站中处于完全失重时，回复力为零，则小球由静止释放时，小球仍静止，若给小球一定的初速度，则做匀速圆周运动，C、D错误。 答案：B　 答案：B 考法(二)　简谐运动的两种模型 续表 [多维训练] 3．[弹簧振子模型] (多选)弹簧振子做简谐运动，O为平衡位置，从它经过O点时开始计时，经过0.3 s第一次到达点M，再经过0.2 s第二次到达点M，则弹簧振子的周期可能为 (　 ) A．0.53 s B．1.4 s C．1.6 s D．2 s 答案：AC　 答案：D (二) 简谐运动图像的理解及应用 1．对简谐运动图像的两点认识 (1)简谐运动的图像是一条正弦或余弦曲线，如图所示。 (2)图像反映的是位移随时间的变化规律，随时间的增加而延伸，图像不代表质点运动的轨迹。 2．由图像可获取的五个信息 (1)判定振动的振幅A和周期T。(如图所示) (2)判定振动物体在某一时刻的位移。 (3)判定某时刻质点的振动方向： ①下一时刻位移若增加，质点的振动方向是远离平衡位置； ②下一时刻位移若减小，质点的振动方向是指向平衡位置。 (4)判定某时刻质点的加速度(回复力)的大