2025版高考物理一轮复习第一章机械振动与机械波1机械振动学案选修3-4

PAGE3-机械振动必备学问一、简谐运动1.简谐运动的规律: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。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:使物体返回到平衡位置的力,方向总是指向平衡位置。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.描述简谐运动的物理量:物理量定义意义位移由平衡位置指向质点所在位置的有向线段描述质点振动中某时刻的位置相对于平衡位置的位移振幅振动物体离开平衡位置的最大距离描述振动的强弱和能量周期振动物体完成一次全振动所需时间描述振动的快慢,两者互为倒数:T=1频率振动物体单位时间内完成全振动的次数相位ωt+φ描述周期性运动在各个时刻所处的不同状态二、简谐运动的公式与图像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表示简谐运动的快慢,ωt+φ代表简谐运动的相位,φ叫作初相。3.图像:从随意位置处起先计时,函数的表达式为x=Asin(ωt+φ),图像如图所示。三、简谐运动的两种模型的比较模型弹簧振子单摆简谐运动条件(1)弹簧质量可忽视(2)无摩擦等阻力(3)在弹簧弹性限度内(1)摆线为不行伸缩的轻细线(2)无空气阻力(3)最大摆角很小回复力弹簧的弹力供应摆球重力沿圆弧切线方向的分力平衡位置弹簧处于原特长最低点周期与振幅无关T=2πl四、受迫振动和共振1.三种振动形式的比较:振动类型比较项目自由振动受迫振动共振受力状况仅受回复力周期性驱动力作用周期性驱动力作用振动周期或频率由系统本身性质确定,即固有周期或固有频率由驱动力的周期或频率确定,即T=T驱或ƒ=f驱T驱=T0或ƒ驱=f0振动能量振动物体的机械能不变由产生驱动力的物体供应振动物体获得的能量最大2.受迫振动中系统能量的改变:受迫振动系统的机械能不守恒,系统与外界时刻进行能量交换。基础小题1.推断下列题目的正误。(1)简谐运动是匀变速运动。 ()(2)做简谐运动的物体位移减小时,加速度减小,速度也减小。 ()(3)简谐运动的回复力可以是恒力。 ()(4)物体做受迫振动时,其振动频率与固有频率无关。 ()提示:(1)×。简谐运动的回复力周期性改变,故做简谐运动物体的加速度不断改变,是变加速运动。(2)×。做简谐运动的物体位移减小时,加速度减小,速度增大。(3)×。回复力与位移成正比,简谐运动的位移不断改变,回复力是变力。(4)√。受迫振动的周期和频率等于驱动力的周期和频率,与物体的固有周期和频率无关。2.(教材改编题)(多选)如图所示为某物体做简谐运动的图像,下列说法正确的是 ()A.0.6s时刻与1.2s时刻物体的回复力相同B.0.2s时刻与1.0s时刻物体的速度相同C.0.1～0.3s时间内物体加速度在增大D.0.3～0.5s时间内物体的势能在增大【解析】选A、B、D。由图像可知,0.6s时刻与1.2s时刻物体的位移相同,由F=-kx可得物体的回复力相同,A正确;0.2s时刻与1.0s时刻物体图像的斜率相同,即物体的速度相同,