机械振动全面讲义知识点和高考题.doc

一、知识网络周期：机械振动简谐运动物理量：振幅、周期、频率运动规律简谐运动图象阻尼振动受力特点回复力：F= - kx弹簧振子：F= - kx单摆：受迫振动共振二、考点考点80 简谐运动 简谐运动的表达式和图象 要求：I1）如果质点所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成正比，并且总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动。简谐运动的回复力：即F = kx注意：其中x都是相对平衡位置的位移。区分：某一位置的位移（相对平衡位置）和某一过程的位移（相对起点）回复力始终指向平衡位置，始终与位移方向相反“k”对一般的简谐运动，k只是一个比例系数，而不能理解为劲度系数F回kx是证明物体是否做简谐运动的依据2）简谐运动的表达式： “x = A sin (t)”3）简谐运动的图象：描述振子离开平衡位置的位移随时间遵从正弦（余弦）函数的规律变化的，要求能将图象与恰当的模型对应分析。可根据简谐运动的图象的斜率判别速度的方向，注意在振幅处速度无方向。A、简谐运动（关于平衡位置）对称、相等同一位置：速度大小相等、方向可同可不同，位移、回复力、加速度大小相等、方向相同.对称点：速度大小相等、方向可同可不同，位移、回复力、加速度大小相等、方向相反.对称段：经历时间相同一个周期内，振子的路程一定为4A（A为振幅）；半个周期内，振子的路程一定为2A；四分之一周期内，振子的路程不一定为A每经一个周期，振子一定回到原出发点；每经半个周期一定到达另一侧的关于平衡位置的对称点，且速度方向一定相反B、振幅与位移的区别：位移是矢量，振幅是标量，等于最大位移的数值对于一个给定的简谐运动，振子的位移始终变化，而振幅不变思考：1、平衡位置的合力一定为0吗？ （单摆）2、弹簧振子在对称位置弹性势能相等吗？ （竖直弹簧振子）3、人的来回走动、拍皮球时皮球的运动是振动吗？考点81 单摆的周期与摆长的关系（实验、探究） 要求：1）单摆的等时性（伽利略）；即周期与摆球质量无关，在振幅较小时与振幅无关2）单摆的周期公式（惠更斯）（l为摆线长度与摆球半径之和；周期测量：测N次全振动所用时间t，则T=t/N）3）数据处理：（1）平均值法；（2）图象法：以l和T2为纵横坐标，作出的图象（变非线性关系为线性关系）；4）振动周期是2秒的单摆叫秒摆摆钟原理：钟面显示时间与钟摆摆动次数成正比考点82 受迫振动和共振 要求：受迫振动：在周期性外力作用下、使振幅保持不变的振动，又叫无阻尼振动或等幅振动。f迫 = f策，与f固无关。A迫 与f策f固有关，f策f固越大，A迫越小，f策f固越小，A迫越大。当驱动力频率等于固有频率时，受迫振动的振幅最大（共振）共振的防止与应用三、高考题目12010全国卷21一简谐振子沿x轴振动，平衡位置在坐标原点。 时刻振子的位移；时刻；时刻。该振子的振幅和周期可能为A0. 1 m， B0.1 m, 8s C0.2 m， D0.2 m，8st1t2【答案】A2.（09上海物理4）做简谐振动的单摆摆长不变，若摆球质量增加为原来的4倍，摆球经过平衡位置时速度减小为原来的1/2，则单摆振动的 （ C ）A频率、振幅都不变B频率、振幅都改变C频率不变、振幅改变 D频率改变、振幅不变3.（09天津8）某质点做简谐运动，其位移随时间变化的关系式为xAsin，则质点（）A.第1 s末与第3 s末的位移相同B.第1 s末与第3 s末的速度相同C.3 s末至5 s末的位移方向都相同D.3 s末至5 s末的速度方向都相同4.（09宁夏物理35）（1）某振动系统的固有频率为fo ，在周期性驱动力的作用下做受迫振动，驱动力的频率为f 。若驱动力的振幅保持不变，下列说法正确的是_（填入选项前的字母，有填错的不得分）A当f f0时，该振动系统的振幅随f减小而增大C该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f0D该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f答案：BD5.（08江苏12）描述简谐运动特征的公式是x=.自由下落的篮球经地面反弹后上升又落下.若不考虑空气阻力及在地面反弹时的能量损失,此运动（填“是”或“不是”）简谐运动.答案 Asint 不是6（07北京理综19）如图所示的单摆,摆球a向右摆动到最低点时,恰好与一沿水平方向向左运动的粘性小球b发生碰撞,并粘接在一起,且摆动平面不变.已知碰撞前a球摆动的最高点与最低点的高度差为h,摆动的周期为T,a球质量是b球质量的5倍,碰撞前a球在最低点的速度是b球速度的一半.则碰撞后 ( )A.摆动的周期为TB.摆动的周期为TC.摆球的最高点与最低点的高度差为0.3hD.摆球的最高点与最低点的高度差为0.25h答案 D1，2010全国卷21【解析】在t=s和t=4s两时刻振子的位移相同，第一种情况是此时间差是周期的整数倍，当n=1时s。在s的半个周期内振子的位移由负的最大变为正的最大，所以振幅是0.1m。A正确。第二种情况是此时间差不是周期的整数倍则，当n=0时s，且由于是的二倍说明振幅是该位移的二倍为0.2m。如图答案D。【命题意图与考点定位】振动的周期性引起的位移周期性变化。2.（09上海物理4）解析：由单摆的周期公式，可知，单摆摆长不变，则周期不变，频率不变；振幅A是反映单摆运动过程中的能量大小的物理量，由可知，摆球经过平衡位置时的动能不变，因此振幅改变，所以C正确。3.（09天津8）A-A48t/sx123567O解析：由关系式可知，将t=1s和t=3s代入关系式中求得两时刻位移相同，A对；画出对应的位移-时间图像，由图像可以看出，第1s末和第3s末的速度方向不同，B错；仍由图像可知，3s末至5s末的位移大小相同，方向相反，而速度是大小相同，方向也相同。故C错、D对。5.（08江苏12）解析 简谐运动方程x= Asint .篮球的受力是重力,大小方向不变,不满足简谐运动的力学特征F=-kx,所