2024年高考物理一轮总复习第八章机械振动与机械波第1讲机械振动课件

第1讲机械振动课

程

标

准1.通过实验，掌握简谐运动的特征，能用公式和图像描述简谐运动．2．通过实验，探究单摆的周期与摆长的定量关系，知道单摆的周期与摆长、重力加速度的关系．会用单摆测量重力加速度的大小．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．

素

养

目

标物理观念：理解简谐运动的概念及描述，认识单摆和弹簧振子．科学思维：从动力学和能量两个方面认识简谐运动规律，能解释弹簧振子、单摆等生活中的情境，尝试解读其在生活中的应用．必备知识·自主落实关键能力·精准突破必备知识·自主落实一、简谐运动1．简谐运动：如果物体在运动方向上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____________，质点的运动就是简谐运动．2．平衡位置：物体在振动过程中__________为零的位置．3．回复力

效果力(1)定义：使物体返回到__________的力．(2)方向：总是指向_________．(3)来源：可以是某一个力，也可以是几个力的________或某个力的________．平衡位置回复力平衡位置平衡位置合力分力4．两种模型(1)弹簧振子

理想物理模型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________和弹簧________的合力提供．重力弹力

垂直细线方向重心

相位圆频率

位移三、受迫振动和共振1．受迫振动

周期性外力(1)概念：系统在驱动力作用下的振动．(2)振动特征：物体做受迫振动达到稳定后，物体振动的频率等于________的频率，与物体的固有频率________．驱动力无关2．共振(1)概念：当驱动力的频率等于________时，物体做受迫振动的振幅最大的现象．(2)共振的条件：驱动力的频率等于____________．(3)共振的特征：共振时________最大．(4)共振曲线：如图所示．f＝f0时，A＝________，f与f0差别越大，物体做受迫振动的振幅________．固有频率固有频率振幅Am越小走进生活惠更斯利用摆的等时性发明了带摆的计时器，叫摆钟．摆钟运行时克服摩擦所需的能量由重锤势能提供，运动的速率由钟摆控制．旋转钟摆下端的螺母可以使钟摆上的圆盘沿摆杆上下移动，如图所示．(1)摆锤的运动是简谐运动．(

)(2)摆锤的运动是匀变速运动．(

)(3)摆锤运动的周期与小球的质量成反比．(

)(4)摆锤振动是受迫振动．(

)(5)摆锤振动的固有频率随摆的增长而变大．(

)(6)摆锤通过最低点时回复力为零，动能最大．(

)(7)摆锤通过最低点时合力为零，势能为零．(

)√××√×√×关键能力·精准突破考点一简谐运动的特点简谐运动的重要特征受力特征回复力

F＝－kx，F(或a)的大小与x的大小成正比，方向相反运动特征靠近平衡位置时，a、F、x都减小，v增大；远离平衡位置时，a、F、x都增大，v减小能量特征振幅越大，则能量越大，在运动过程中，系统的动能和势能相互转化，机械能守恒周期性特征对称性特征关于平衡位置O对称的两点，速度的大小、动能、势能，相对平衡位置的位移大小相等，由对称点向平衡位置O运动时用时相等

答案：B

2.下端附着重物的粗细均匀木棒，竖直浮在河面，在重力和浮力作用下，沿竖直方向做频率为1Hz的简谐运动；与此同时，木棒在水平方向上随河水做匀速直线运动，如图(a)所示．以木棒所受浮力F为纵轴，木棒水平位移x为横轴建立直角坐标系，浮力F随水平位移x的变化如图(b)所示．已知河水密度为ρ，木棒横截面积为S，重力加速度大小为g.

答案：D

考点二简谐运动的表达式和图像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)的大小和方向．(5)比较不同时刻质点的势能和动能的大小．质点的位移越大，它所具有的势能越大，动能则越小．

考向1简谐运动图像的理解和应用例1某质点做简谐运动的振动图像如图所示，则(

)A．t＝0.2s时，质点的速度方向向上B．0.2～0.4s内质点的速度一直减小C．t＝0.2s时，质点的加速度方向向下D．0.2～0.4s内质点的加速度一直增大答案：C解析：在t＝0.2s时，质点位于最大位置处，故它的速度为0，故A错误；在0.2～0.4s内质点在由最大位置处向平衡位置移动，故它的速度在增大，故B错误；在t＝0.2s时，质点在最大位置处，受到指向平衡位置的力，即向下的力，所以它的加速度方向是向下的，故C正确；在0.2～0.4s内质点的加速度一直减小，故D错误．

答案：BC

答案：BC

答案：B

例3(多选)小明在实验室做单摆实验时得到如图甲所示的单摆振动情形，O是它的平衡位置，B、C是摆球所能到达的左右最远位置．小明通过实验测得当地重力加速度为g＝9.8m/s2，并且根据实验情况绘制了单摆的振动图像如图乙所示．若图甲中单摆向右摆动为正方向，g＝π2m/s2，下列选项正确的是(

)A.此单摆的振动频率是0.5HzB．根据图乙可知开始计时时摆球在C点C．图中P点向正方向振动D．根据已知数据可以求得此单摆的摆长为1.0m答案：AD

针

对

训

练5．两个质量相等的弹性小球分别挂在l1＝1m，l2＝0.25m的细绳上，两球重心等高，如图所示．现将B球偏一个很小的角度后放开，从B球开始运动时计算，经过4s两球相碰的次数为(

)A．3次 B．4次C．5次 D．6次答案：C

考点四受迫振动和共振1．自由振动、受迫振动和共振的比较振动类型自由振动受迫振动共振受力情况仅受回复力受驱动力受驱动力振动周期或频率由系统本身性质决定，即固有周期T0或固有频率f0由驱动力的周期或频率决定，即T＝T驱或f＝f驱T驱＝T0或f驱＝f0振动能量系统的机械能不变由产生驱动力的物体提供振动物体获得的能量最大常见例子弹簧振子或单摆(θ≤5°)机械工作时底座发生的振动共振筛、声音的共鸣2.受迫振动中系统能量的转化做受迫振动的系统的机械能不守恒，系统与外界时刻进行能量交换．针

对

训

练6.(多选)如图甲所示，在一条张紧的绳子上挂几个摆，a、c摆的摆长相同且小于b摆的摆长．当a摆振动的时候，通过张紧的绳子给其他各摆施加驱动力，使其余各摆也振动起来．图乙是c摆稳定以后的振动图像，重力加速度为g，不计空气阻力，则(

)A．a、b、c单摆的固有周期关系为Ta＝Tc<TbB．b、c摆振动达到稳定时，c摆振幅较大C．达到稳定时b摆的振幅最大D．由图乙可知，此时b摆的周期小于t0答案：AB

7．为了交通安全，常在公路上设置如图所示的减速带，减速带使路面稍微拱起以达到使车辆减速的目的．一排等间距设置的减速带，可有效降低车速，称为