第二章机械振动 知识点清单-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

新教材 人教版 高中物理 选择性必修第一册 第2章知识点清单 目录 第2章　机械振动 2. 1 简谐运动 2. 2 简谐运动的描述 2. 3 简谐运动的回复力和能量 2. 4 单摆 2. 5 实验 用单摆测量重力加速度 2. 6 受迫振动　共振 2 / 2 第2章　机械振动 2. 1 简谐运动 一、近机械振动 1. 概念：物体或物体的一部分在一个位置附近的往复运动称为机械振动，简称振动。 2. 特征 (1)存在平衡位置，即振动物体静止时的位置； (2)运动具有往复性，即周期性。 二、弹簧振子 1. 弹簧振子模型：弹簧振子是由小球和弹簧所组成的系统，是一种理想化模型。 2. 理想振子的条件 (1)弹簧的质量比小球的质量小得多，可以认为质量集中于小球； (2)构成弹簧振子的小球体积足够小，可以认为小球是一个质点； (3)摩擦力可以忽略； (4)在小球运动过程中弹簧始终在弹性限度内。 3. 弹簧振子的位移 　　小球在某时刻的位移，用从平衡位置指向小球所在位置的有向线段表示，有向线段的长度表示位移大小，指向表示位移方向。 4. 弹簧振子的位移-时间图像 　　以水平放置的弹簧振子为例，取小球的平衡位置为坐标原点O，沿着它的振动方向建立坐标轴，规定水平向右为正方向，小球在平衡位置右侧时的位置坐标x为正，在平衡位置左侧时的位置坐标x为负。小球的位置坐标反映了小球相对于平衡位置的位移，小球的位置-时间图像就是小球的位移-时间图像。 三、简谐运动 1. 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. 特点：简谐运动是最简单、最基本的振动，振动过程关于平衡位置对称，是一种周期性运动。弹簧振子的小球的运动就是简谐运动。 3. 简谐运动的图像(x-t图像) (1)建立坐标系：以横轴表示时间，纵轴表示位移，建立坐标系。 (2)物理意义：振动图像表示振动物体相对于平衡位置的位移随时间变化的规律。 四、简谐运动规律的理解 1. 简谐运动的位移 　　简谐运动的位移是相对于平衡位置而言的，位移的方向都是背离平衡位置的。 2. 简谐运动的速度 (1)质点在平衡位置处位移为零而速度最大，在最大位移处速度为零。 (2)简谐运动中，质点的速度大小与位移大小有关，位移越大，速度越小。 (3)质点的速度方向与位移方向无关，如质点通过同一位置，其位移的方向是一定的，而速度方向却有两种可能。 (4)速度的正负号表示质点的运动方向与正方向相同或相反。 3. 由简谐运动的振动图像可以获得的信息 (1)任意时刻质点的位移的大小和方向。 如图1所示，质点在t1、t2时刻的位移分别为x1和-x2。 (2)任意时刻质点的运动方向。 根据下一时刻质点的位移确定运动方向， 如图2中的a点，下一时刻质点离平衡位置更远， 故a点对应时刻质点沿正方向远离平衡位置运动。 (3)任意时刻质点的速度、加速度、位移的变化情况。根据下一时刻质点的位移，判断质点是远离还是靠近平衡位置，若远离平衡位置，则质点的速度越来越小，加速度、位移越来越大；若靠近平衡位置，则质点的速度越来越大，加速度、位移越来越小。 4. 简谐运动的对称性 举例 如图所示，质点在A与B之间运动，O点为平衡位置，C和D两点关于O点对称 时间的对称性 tOB=tBO=tOA=tAO，tOD=tDO=tOC=tCO，tDB=tBD=tAC=tCA 速度的对称性 (1)质点经过同一点(如D点)时，速度大小相等，方向可能相同，也可能相反； (2)质点经过关于O点对称的两点(如C点与D点)时，速度大小相等，方向可能相同，也可能相反 位移和加速度 的对称性 (1)质点经过同一点(如C点)时，位移和加速度均相同；(2)质点经过关于O点对称的两点(如C点与D点)时，位移与加速度均大小相等，方向相反 动能、势能、 机械能的对称性 (1)质点经过同一点(如D点)时，动能、势能、机械能均相等； (2)质点经过关于O点对称的两点(如C点与D点)时，动能、势能、机械能均相等 2. 2 简谐运动的描述 一、描述简谐运动的物理量 1. 振幅(A) (1)定义：振动物体离开平衡位置的最大距离。 (2)物理意义：振幅是表示振动幅度大小的物理量，是标量，振动物体运动的范围是振幅的两倍。 2. 周期(T)和频率(f) (1)全振动：一个完整的振动过程称为一次全振动。不管以哪里作为开始研究的起点，做简谐运动的物体完成一次全振动的时间总是相同的。 (2)周期：做简谐运动的物体完成一次全振动所需要的时间。 (3)频率：物体完成全振动的次数与所用时间之比叫作振动的频率，在数值上等于单位时间内完成全振动的次数。 (4)物理意义：周期和频率都是表示物体振动快慢的物理