高中物理选择性必修第一册假期作业：第二章机械振动 知识点清单

高中物理选择性必修第一册假期作业 第二章《机械振动》（知识点清单） 第一节 简谐运动 1．机械振动：物体或物体的一部分在一个位置附近的____________运动，简称振动。 2．平衡位置：振动的物体在振动方向上所受合力为____________的位置。 3．弹簧振子 (1)由____________和____________组成的系统，有时也简称振子，是一个理想化模型。 (2)小球与弹簧组成的振动系统看成弹簧振子的条件 ①弹簧为轻质弹簧，不计弹簧的质量，可认为质量集中于小球。 ②不计摩擦阻力和空气阻力。 4．振子的位移：以小球的__________________为坐标原点，指向小球所在位置，即振动小球的位置坐标反映了小球相对于________位置的位移。 5．振动图像(x－t图像) (1)x－t图像：用横轴表示小球运动的________，纵轴表示小球离开____________位置的位移x，描绘出小球在平衡位置附近____________时的位移随时间变化的x－t图像，即为振动图像，如图所示。 (2)图像的物理意义：反映了振子位移随时间变化的规律，它____________(选填“是”或“不是”)振子的运动轨迹。 6．简谐运动：如果物体的位移与时间的关系遵从____________的规律，即它的振动图像(x－t图像)是一条__________________，这样的振动是一种简谐运动。 第2节 简谐运动的描述 一、简谐运动的振幅、周期和频率 1．振幅 (1)概念：振动物体离开平衡位置的____________距离。 (2)意义：振幅是表示________________大小的物理量，常用字母____________表示。振动物体运动的范围是振幅的__________。 2．周期和频率 (1)全振动：一个____________的振动过程称为一次全振动。做简谐运动的物体完成一次全振动的时间总是____________的。 (2)周期：做简谐运动的物体完成一次____________所需要的时间，用T表示。在国际单位制中，周期的单位是______(s)。 (3)频率：物体完成全振动的____________与________________之比，数值等于________________________的次数，用f表示。在国际单位制中，频率的单位是________，简称________，符号是________。 (4)周期和频率的关系：f＝________。周期和频率都是表示物体________________的物理量，周期越小，频率越________，表示振动越________。 (5)圆频率ω：表示简谐运动的快慢，其与周期成________、与频率成________，它们间的关系式为ω＝__________，ω＝________。 二、简谐运动的相位、表达式 1．相位 (1)概念：物理学中把(____________)叫作相位，其中φ是t＝________时的相位，叫初相位，或初相。 (2)意义：描述做简谐运动的物体某时刻在一个运动周期中的____________。 (3)相位差：两个具有相同________的简谐运动的相位的差值，Δφ＝______________(φ1>φ2)，常说1的相位比2____________Δφ，或者说2的相位比1____________Δφ。 说明：若Δφ＝0，表明两个物体运动步调相同，即同相。 若Δφ＝π，表明两个物体运动步调相反，即反相。 2．简谐运动的表达式 x＝Asin(ωt＋φ0)＝Asin(t＋φ0)，其中：x表示振动物体在t时刻离开平衡位置的____________，A为____________，ω为圆频率，T为简谐运动的____________，φ0为____________。 说明：(1)表达式反映了做简谐运动的物体的位移x随时间t的变化规律。 (2)从表达式x＝Asin(ωt＋φ0)体会简谐运动的周期性。当Δφ＝(ωt2＋φ0)－(ωt1＋φ0)＝ω·Δt＝2nπ(n＝1,2,3…)时，Δt＝＝nT(n＝1,2,3…)，振子位移相同，每经过周期T完成一次全振动。 第三节 简谐运动的回复力和能量 1．回复力 (1)定义：使振动物体回到______________的力。 (2)方向：总是指向________________。 (3)表达式：F＝____________。式中“－”号表示F与x方向相反。 2．简谐运动 理论上可以证明，如果物体所受的力具有____________的形式，物体就做简谐运动。也就是说：如果物体在运动方向上所受的力与它偏离平衡位置____________的大小成__________，并且总是指向____________，物体的运动就是简谐运动。 3．能量转化 弹簧振子运动的过程就是____________和____________互相转化的过程。 (1)在最大位移处，________________最大，____________为零。 (2)在平衡位置处，________________最大，____________最小。 4．能量特点 在简谐运动中，振动系统的机械能________，而在实际运动中都有一定的能量损耗，因此简谐运动是一种____________的模型。 5．对于弹簧的劲度系数和小球质量都一定的系统，____________越大，机械能越大。 第四节 单摆 1．单摆 (1)实际摆看成单摆的条件 ①细线的__________________与小球相比可以忽略。 ②小球的________________与线的长度相比可以忽略。 ③摆线的________________与摆线长度相比可以忽略。 ④________________与摆球的重力及细线的拉力相比可以忽略。 (2)单摆是实际摆的理想化模型。 2．单摆的回复力 (1)回复力的来源：摆球的重力沿____________方向的分力，即F＝________________。 (2)回复力的特点：在摆角很____________的条件下，sin θ≈θ≈(其中x为偏离平衡位置的位移)，单摆的回复力F＝____________，令k＝，则F＝____________。 3．单摆的运动规律：在摆角____________时，单摆做____________运动。 4.周期公式 (1)提出：周期公式是荷兰物理学家________首先提出的。 (2)公式：T＝________________，即周期T与______________________成正比，与重力加速度g的二次方根成____________，而与振幅、摆球质量____________。 第五节 实验：用单摆测量重力加速度 一、实验思路 在摆角较小(小于5°)时的运动可看成简谐运动，根据其周期公式T＝2π，可得g＝________________。据此，通过实验测出摆长l和周期T，可计算得到当地的重力加速度值。 二、实验装置 铁架台及铁夹，金属小球(有孔)、停表、细线(1 m左右)、刻度尺、游标卡尺等。 三、实验步骤 1.做单摆 取约1 m长的细丝线穿过带孔的金属小球，并打一个比小孔大一些的结，然后把线的上端用铁夹固定在铁架台上，并把铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌面以外，让摆球自然下垂，在单摆平衡位置处做上标记。实验装置如图。 2．测摆长：用刻度尺量出悬线长l′(准确到mm)，用游标卡尺测出摆球的直径d，则摆长为l＝________________。 3．测周期：把单摆拉开一个角度，角度小于5°，将摆球从静止释放。摆球经过最低位置(平衡位置)时，用停表开始计时，测出单摆完成30次(或50次)全振动的时间，求出一次全振动的时间，即为单摆的振动周期。 4．改变摆长，反复测量几次，将数据填入表格。 四、数据分析 1．公式法：每改变一次摆长，将相应的l和T代入公式g＝中求出g的值，最后求出g的平均值。设计如表所示实验表格 实验次数 摆长l/m 周期T/s 重力加速度g/(m·s－2) 重力加速度g的平均值/(m·s－2) 1 g＝ 2 3 2.图像法：由T＝2π得T2＝____________，以T2为纵轴、以l为横轴作出T2－l图像(如图所示)。其斜率k＝，由图像的斜率即可求出重力加速度g。 五、误差分析 1．系统误差 主要来源于单摆模型本身是否符合要求。即：悬点是否固定，摆球是否可看作质点，球、线是否符合要求，摆动是圆锥摆还是在同一竖直平面内摆动等。 2．偶然误差 主要来自摆长的测量和时间(即单摆周期)的测量。多次测量后取平均值可以减小偶然误差。 六、注意事项 1．选择细而不易伸长的线，长度一般不应短于1 m；摆球应选用密度较大、直径较小的金属球。 2．单摆摆线的上端应夹紧在铁夹中，不可随意卷在铁架台的杆上。 3．摆动时摆线偏离竖直方向的角度应很小，不应超过5°。 4．摆球摆动时，要使之保持在同一竖直平面内，不要形成圆锥摆。 5．计算单摆的全振动次数时，应从摆球通过最低位置(平衡位置)时开始计时，要测n次全振动的时间t。 第六节 受迫振动　共振 1．固有振动和固有频率 (1)固有振动：振动系统在________________________的情况下的振动。 (2)固有频率：____________振动的频率。 2．阻尼振动 (1)阻尼振动：振动系统受到____________作用时，____________随时间逐渐减小的振动，其振动图像如图所示。 (2)振动系统能量衰减的两种方式 ①振动系统受到____________阻力作用，机械能逐渐转化为____________。 ②振动系统引起邻近介质中各质点的振动，能量向四周辐射出去，从而自身的机械能____________。 二、受迫振动 1．驱动力 阻尼振动最终要停下来，为了使系统持续振动下去，使周期性的外力作用于振动系统，外力对系统做功，补偿系统的能量损耗，这种____________的外力叫作驱动力。 2．受迫振动 (1)定义：系统在________作用下的振动。 (2)受迫振动的频率(周期) 物体做受迫振动达到稳定后，其振动频率总等于__________的频率，与物体的固有频率____________。 三、共振现象及其应用 1．共振 当驱动力的频率________物体的固有频率时，物体做受迫振动的振幅达到________，这种现象称为共振。 2．共振曲线(如图所示) 说明：f＝f0时发生共振；f>f0或f<f0时，f与f0相差越大，振幅越小。 3．共振的利用与防止 (1)利用：要利用共振，就应尽量使驱动力的频率与物体的固有频率____________。如共振筛、共振转速计等。 (2)防止：在需要防止共振危害时，要尽量使驱动力的频率和固有频率____________，而且相差____________(选填“越多”或“越少”)越好。如：部队行军过桥时应便步走。 学科网（北京）股份有限公司 $ 高中物理选择性必修第一册假期作业 第二章《机械振动》（知识点清单）答案 第一节 简谐运动 1．往复　 2.0　 3.(1)小球　弹簧 4．平衡位置　平衡 5．(1)时间t　平衡　往复运动　(2)不是 6．正弦函数　正弦曲线 第2节 简谐运动的描述 一、1．(1)最大　(2)振动幅度　A　两倍 2．(1)完整　相同　(2)全振动　秒　(3)次数　所用时间　单位时间内完成全振动　赫兹　赫　Hz (4)　振动快慢　大　快 (5)反比　正比　　2πf 二、1．(1)ωt＋φ　0　(2)状态　(3)频率 φ1－φ2　超前　落后 2．位移　振幅　周期　初相位 第三节 简谐运动的回复力和能量 1．(1)平衡位置　(2)平衡位置 (3)－kx 2．F＝－kx　位移　正比　平衡位置 3．动能　势能　(1)势能　动能 (2)动能　势能 4．守恒　理想化　 5.振幅 第3节 单摆 1．(1)①质量　②直径　③形变量　④空气阻力 2．(1)圆弧切线　mgsin θ (2)小　－x　－kx 3．很小　简谐 4.惠更斯　(2)2π 摆长l的二次方根　反比　无关 第五节 实验：用单摆测量重力加速度 一、　三、l′＋　四、2.l 第六节 受迫振动　共振 一、1．(1)没有外力干预　(2)固有 2．(1)阻碍　振幅　(2)①摩擦　内能 ②减少 二、1.周期性 2．(1)驱动力　(2)驱动力　无关 三、1.等于　最大值 3．(1)一致　(2)不相等　越多 学科网（北京）股份有限公司 $