第八章 第1讲 机械振动-【创新思维】2024高考物理一轮复习高考总复习配套教参（人教版 新教材 新高考）

　　　　　　　　　　　　 新高考课程标准 知识网络构建 机械振动　1.通过实验，认识简谐运动的特征。 2．能用公式和图像描述简谐运动。 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。 机械波　1.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。 2．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。 3．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。 实验九：用单摆测量重力加速度。 第1讲　机械振动 授课提示：对应学生用书第152页 [主干知识·梳理] 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：系统的动能和势能之和守恒，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 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(即圆弧切线)方向的分力 平衡位置 弹簧处于原长处 最低点 固有周期 与振幅无关 T＝2π 能量转化 弹性势能与动能的相互转化，机械能守恒 重力势能与动能的相互转化，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表示振动的快慢，ωt＋φ代表简谐运动的相位，φ叫作初相。 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。 (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。 三、受迫振动和共振 1．受迫振动 系统在驱动力作用下的振动。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 做受迫振动的物体，它的固有频率与驱动力的频率越接近，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。共振曲线如图所示。 [易错易混·诊断] 判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。 惠更斯利用摆的等时性发明了带摆的计时器，叫摆钟。旋转钟摆下端的螺母可以使摆上的圆盘沿摆杆上下移动，如图所示。 (1)单摆在任何情况下的运动都是简谐运动。(×) (2)单摆的振动周期由摆球的质量和摆角共同决定。(×) (3)当单摆的摆球运动到最低点时，回复力为零，所受合力为零。(×) (4)当摆钟不准确时需要调整圆盘的位置。(√) (5)摆钟快了，应使圆盘沿摆杆上移。(×) (6)摆钟慢了，应使圆盘沿摆杆下移。(×) (7)由冬季变为夏季时，应使圆盘沿摆杆上移。(√) (8)把摆钟从黑龙江移到广东，应使圆盘沿摆杆下移。(×) 授课提示：对应学生用书第153页 　　自主探究 1．动力学特征：F＝－kx，“－”表示回复力的方向与位移方向相反，k是比例系数，不一定是弹簧的劲度系数。 2．运动学特征：简谐运动的加速度与物体偏离平衡位置的位移成正比，而方向相反，为变加速运动，远离平衡位置时，x、F、a、Ep均增大，v、Ek均减小，靠近平衡位置时则相反。 3．运动的周期性特征：相隔T或nT的两个时刻，振动质点处于同一位置且振动状态相同。 4．对称性特征 (1)相隔或(n为正整数)的两个时刻，振子位置关于平衡位置对称，位移、速度、加速度大小相等，方向相反。 (2)如图所示，振子经过关于平衡位置O对称的两点P、P′(OP＝OP′)时，速度的大小、动能、势能相等，相对于平衡位置的位移大小相等。 (3)振子由P到O所用时间等于由O到P′所用时间，即tPO＝tOP′。 (4)振子往复过程中通过同一段路程(如OP段)所用时间相等，即tOP＝tPO。 5．能量特征：振动的能量包括动能Ek和势能Ep，简谐运动过程中，系统动能与势能相互转化，而两者的和守恒。 1．如图所示，弹簧振子在B、C间振动，O为平衡位置，BO＝OC＝5 cm。若振子从B到C的运动时间是1 s，则下列说法中正确的是(　　) A．振子从B经O