高中物理选修1步步高同步讲义第二章 章末素养提升

DIERZHANG第二章章末素养提升再现素养知识平衡位置最大物理观念描述简谐运动的物理量(1)位移x：相对于___________的位移(2)振幅A：离开平衡位置的_____距离(3)周期T：完成____________需要的时间。周期由振动系统本身决定，与振幅______(4)频率f：__________内完成全振动的次数(5)相位：某时刻处于一个运动周期中的状态一次全振动无关单位时间物理观念三类振动的特征简谐运动：(1)受力特点：F＝_____(2)运动特点：做变加速运动，具有周期性和对称性(3)位移—时间关系：正弦函数规律x＝___________(4)能量特点：动能和势能之和__________阻尼振动：(1)振幅逐渐_____(2)能量衰减，机械能逐渐转化为内能或向四周辐射出去受迫振动：(1)_________作用下的振动(2)受迫振动的频率等于_____________(3)共振：f驱＝_____，受迫振动的振幅最大－kxAsin(ωt＋φ)保持不变减小驱动力驱动力的频率f固科学思维理想化模型水平弹簧振子：由弹簧和小球组成，忽略阻力，由____提供回复力单摆：(1)相对来说，阻力可忽略，细线质量可忽略，球的直径也可忽略(2)做简谐运动的条件：摆角小于5°图像法简谐运动的图像：(1)正弦曲线(2)图像信息：振幅A、周期T、各时刻的位移x等弹力科学探究1.学会利用单摆测量重力加速度2.能正确熟练地使用游标卡尺和停表，能正确读取并记录实验数据3.会分析实验中产生系统误差和偶然误差的原因，掌握减小实验误差的方法科学态度与责任1.通过对单摆规律的研究，知道时钟的发明对人类文明发展的意义2.通过学习共振现象产生的原因，能运用所学知识解释生产生活中防止共振或利用共振的现象

下列说法完全正确的一组是①做简谐运动的物体的运动方向指向平衡位置时，速度方向与位移方向相反；背离平衡位置时，速度方向与位移方向相同②做简谐运动的物体振动的轨迹是正弦或余弦曲线③做简谐运动的物体每次通过同一位置时，其速度不一定相同，但加速度一定相同④做简谐运动的物体经过平衡位置时所受合外力一定为零⑤秒摆是指周期为1s，摆长约为1m的单摆例1提能综合训练⑥单摆的摆球做匀速圆周运动⑦在外力作用下的振动是受迫振动，受迫振动稳定后的频率与自身物理条件无关⑧简谐振动的1个周期内回复力的瞬时功率有4次为零⑨部队经过桥梁时，规定不许齐步走，登山运动员登雪山时，不许高声叫喊，主要原因是使桥受到的压力更不均匀及减少登山运动员耗散能量⑩做简谐运动的物体从平衡位置向最大位移处运动过程中，它的势能增大A.②⑤⑥⑨

B.①③⑧⑩C.②④⑤⑦

D.①③⑨⑩√简谐运动物体的位移是由平衡位置指向所在位置，因此物体的运动方向指向平衡位置时，速度方向与位移方向相反；背离平衡位置时，速度方向与位移方向相同，①正确；物体做简谐运动仅在某一坐标轴上振动，其轨迹范围是一个线段，而非曲线，②错误；做简谐运动的物体每次通过同一位置时，速度方向可能不同，但加速度一定相同，③正确；单摆经过平衡位置时所受合外力不为零，④错误；秒摆周期为2s，摆长为1m，⑤错误；单摆的摆球做曲线运动且非匀速，⑥错误；在周期性外力作用下的振动才是受迫振动，⑦错误；简谐振动的1个周期内在两个最大位移处以及两次通过平衡位置时，回复力的瞬时功率均为0，⑧正确；部队经过桥梁时，规定不许齐步走，登山运动员登雪山时，不许高声叫喊，主要原因是防止发生共振导致灾害，⑨错误；做简谐运动的物体从平衡位置向最大位移处运动过程中，动能逐渐减小，因此势能逐渐增大，⑩正确。故选B。(多选)很多高层建筑都会安装减震耗能阻尼器，用来控制强风或地震导致的振动。台北101大楼使用的阻尼器是重达660吨的调谐质量阻尼器，阻尼器相当于一个巨型质量块。简单说就是将阻尼器悬挂在大楼上方，它的摆动会产生一个反作用力，在建筑物摇晃时往反方向摆动，会使大楼摆动的幅度减小。关于调谐质量阻尼器下列说法正确的是A.阻尼器做受迫振动，振动频率与大楼的振动

频率相同B.阻尼器与大楼摆动幅度相同C.阻尼器摆动后，摆动方向始终与大楼的振动方向相反D.阻尼器摆动幅度不受风力大小影响例2√√由题意可知阻尼器做受迫振动，振动频率与大楼的振动频率相同，故A正确；阻尼器与大楼摆动幅度不相同，故B错误；由题意可知，大楼对阻尼器的力与阻尼器对大楼的力为一对相互作用力，根据回复力F＝－kx可知，阻尼器摆动后，摆动方向始终与大楼的振动方向相反，故C正确；阻尼器的摆动幅度会受到风力的影响，故D错误。

一个弹簧振子一端固定在墙上，当振动过程中，弹簧的最短和最长位置如图所示。弹性势能Ep＝

kx2(x为弹簧形变量)，以下四个随弹簧长度变化的图像分别是例3

abcdA物块加速度回复力物块动能系统弹性势能B系统弹性势能回复力物块动能系统机械能C弹簧的形变量物块的速度系统弹性势能物块加速度D回复力大小物块的速度物块加速度系统机械能√图像横坐标为弹簧的长度，选项中涉及到的物理量有弹性势能、机械能、回复力、加速度以及物块动能。简谐运动过程机械能守恒，回复力F＝－k(x－x0)，图像b符合。故选B。(多选)装有一定量液体的玻璃管竖直漂浮在水中，水面足够大，如图甲所示。把玻璃管向下缓慢按压5cm后放手，忽略运动阻力，玻璃管的运动可以视为竖直方向的简谐运动，测得振动周期为0.4s。以竖直向上为正方向，某时刻开始计时，其振动图像如图乙所示，其中A为振幅。对于玻璃管(包括管内液体)，下列说法正确的是A.振动过程中机械能守恒B.回复力等于重力和浮力的合力例4√D.若向下缓慢按压3cm后放手，振动频率变小√玻璃管在振动过程中，水的浮力对玻璃管做功，故振动过程中，玻璃管的机械能不守恒，故A错误；玻璃管振动过程中，受到重力和水的浮力，这两个力的合力充当回复力，故B正确；由于玻璃管做简谐振动，与弹簧振子的振动相似，结合简谐振动的特点可知，该振动的周期和频率与振幅无关，故D错误。(多选)(2022·山东师范大学附中高二期中)有两位同学利用假期分别去参观位于天津市的“南开大学”和上海市的“复旦大学”，他们各自利用那里的实验室中DIS系统探究了单摆周期T和摆长L的关系。然后通过互联网交流实验数据，并用计算机绘制了如图甲所示的T2－L图像。另外，去“复旦大学”做研究的同学还利用计算机绘制了他实验用的a、b两个摆球的振动图像，如图乙所示。下列说法正确的是A.甲图中“南开大学”的同学所测得的

实验结果对应的图线是AB.甲图中图线的斜率表示对应所在位置

的重力加速度的倒数C.由乙图可知，a、b两摆球振动周期之比为2∶3D.由乙图可知，t＝1s时b球振动方向沿y轴负方向例5√√由题图乙可知，t＝1s时b球处于平衡位置向y轴负方向振动，D正确。(多选)(2022·南阳市高二期末)如图所示，在水平地面上，有两个用轻质弹簧相连的物块A和B，它们的质量均为m，弹簧的劲度系数为k。现将一个质量也为m的物体C从A的正上方一定高度处由静止释放，C和A相碰后立即粘在一起，之后在竖直方向做简谐运动。在简谐运动过程中，物块B对地面的最小弹力为

，则例6B.C和A相碰后立即减速向下运动C.B对地面的最大弹力为5.5mgD.若C物体从更高的位置释放，碰后粘在一起向下运动速度最大的位置

会更低√√则kx1＝0.5mg再以A、C组成的整体为研究对象，则物块B对地面的弹力最小时弹簧对A的作用力也是拉力，此时A与C在最高点，则2mg＋kx1＝2ma可得a＝1.25g由于简谐振动具有对称性，则A与C在最低点时加速度的大小也是1.25g，方向向上，此时：kx2－2mg＝2maA与C组成的整体受力平衡时：2mg＝kx3A与C碰撞后A与C整体受到的重力大于弹