2027届新高考物理热点精准复习 机械振动

2027届新高考物理热点精准复习机械振动考点一简谐运动的基本特征强基础•教考衔接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

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。③小球从平衡位置被拉开的距离在弹簧弹性限度内。往复0小球弹簧理想化4.简谐运动

平衡位置回复力平衡位置平衡位置效果合力分力研考点•精准突破简谐运动的五大特征

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减小能量特征对同一个振动系统,振幅越大,总能量越大。在运动过程中,动能和势能相互转化,系统的机械能守恒周期性特征对称性特征

BC

考点二简谐运动表达式和图像强基础•教考衔接

Asin(ωt+φ)相位初相位位移研考点•精准突破1.对简谐运动图像的认识(1)简谐运动的图像是一条正弦曲线或余弦曲线,分别如图甲、乙所示。(2)图像反映的是物体的位移随时间的变化规律,随时间的增加而延伸,图像不代表质点运动的轨迹。2.由简谐运动图像可获取的信息(1)判定振动物体的振幅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)判定某时刻物体的振动方向①下一时刻若位移增加,物体的振动方向是远离平衡位置;②下一时刻若位移减小,物体的振动方向是指向平衡位置。(4)判定某时刻物体的加速度(回复力)的大小和方向。(5)比较不同时刻物体的势能和动能的大小:物体的位移大小越大,物体所具有的势能越大,则动能越小。考向一从振动图获取信息典题3(2024福建卷)如图甲所示,装有砂粒的试管竖直静浮于水中,将其提起一小段距离后释放,一段时间内试管在竖直方向的振动可视为简谐运动。取竖直向上为正方向,以某时刻作为计时起点,试管振动图像如图乙所示,则试管(

)A.振幅为2.0cmB.振动频率为2.5HzC.在t=0.1s时速度为0D.在t=0.2s时加速度方向竖直向下B

BC

考点三单摆及其周期公式强基础•教考衔接

特别提醒当单摆处于月球上时,重力加速度为g月;当单摆处于超重或失重状态时,重力加速度为等效重力加速度。5.单摆的等时性:单摆的振动周期取决于

和

,与振幅和摆球质量

。摆长l重力加速度g无关研考点•精准突破

C

B

考点四受迫振动和共振强基础•教考衔接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

。没有外力干预固有阻碍振幅摩擦内能减少3.受迫振动

驱动力驱动力无关4.共振

固有频率等于振幅√××√研考点•精准突破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机械工作时底座发生的振动共振筛、声音的共鸣2.对共振的理解(1)共振曲线:如图所示,横坐标为驱动力频率f,纵坐标为振幅A。它直观地反映了驱动力频率对某固有频率为f0的振动系统受迫振动振幅的影响,由图可知,f与f0越接近,振幅A越大;当f=f0时,振幅A最大。(2)受迫振动中系统能量的转化:做受迫振动的系统,其机械能不守恒,系统与外界时刻进行能量交换。考向一受迫振动和共振规律典题7(2026湖北腾云高三检测)某款风铃由不同长度的金属管组成,当微风吹过时,金属管会振动并发出清脆悦耳的声音。关于此现象,下列说法正确的是(

)A.金属管的振动频率等于风力频率B.风力频率越高,金属管振动幅度越大C.各金属管固有频率相同,振动周期相等D.金属管做受迫振动时,无回复力作用A解析

物体做受迫振动时,其振动频率始终等于驱动力的频率,故金属管做受迫振动的振动频率等于风力频率,A正确;金属管振动幅度大小主要取决于风力频率与金属管固有频率是否接近,只有当风力频率接近金属管固有频率时,才会发生共振,此时振动幅度最大,并非风力频率越高,振动幅度就越大,B错误;不同长度的金属管,由于结构参数不同,其固有频率也不同,振动周期和频率互为倒数,各管的振动周期并不相等,C错误;只要是机械振动就一定存在回复力,金属管振动时,其自身的弹性以及重力等因素会形成促使其回到平衡位置的力,即回复力,D错误。考向二生活中的受迫振动和共振典题8(2025广东惠州高三期末)汽车的悬挂系统是由车身与轮胎间的弹簧及避震器组成的支持系统。某型号汽车的“车身—悬挂系统”振动的固有频率是5