2019年高考物理一輪復(fù)習(xí)學(xué)案：專題12.1機(jī)械振動(dòng)(原卷版)

1、專題12.1機(jī)械振動(dòng)(教學(xué)案1. 知道簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的概念，理解簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式和圖象2. 知道什么是單擺，知道在擺角較小的情況下單擺的運(yùn)動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),式3理解受迫振動(dòng)和共振的概念，掌握產(chǎn)生共振的條件.、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 單擺、單擺的周期公式1 .簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)(1) 定義：物體在跟位移大小成正比并且總是指向平衡位置的回復(fù)力作用下的振動(dòng)。(2) 平衡位置：物體在振動(dòng)過程中回復(fù)力為零的位置。回復(fù)力1定義：使物體返回到平衡位置的力。2方向：總是指向平衡位置。3來源：屬于效果力，能夠是某一個(gè)力，也能夠是幾個(gè)力的合力或某個(gè)力的分力。(4)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特征1動(dòng)力學(xué)特征：F回=一 kxo2運(yùn)動(dòng)學(xué)特征：X、V、a 均按正弦或余弦

2、規(guī)律發(fā)生周期性變化(注意 V、a 的變化趨勢(shì)相反)o3能量特征：系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，振幅A 不變。2簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的兩種模型模型彈簧振子單擺示意圖-i 彈 It 血刊水刊ko簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)條件(1)彈簧質(zhì)量可忽略(2)無摩擦等阻力(3)在彈簧彈性限度內(nèi)(1)擺線為不可伸縮的輕細(xì) 線(2)無空氣等阻力(3)最大擺角小于 10 回復(fù)力彈簧的彈力提供擺球重力沿與擺線垂直(即重點(diǎn)知識(shí)梳理熟記單擺的周期公切向)方向的分力平衡位置彈簧處于原長(zhǎng)處最低點(diǎn)周期與振幅無關(guān)T=2 nVg能量轉(zhuǎn)化彈性勢(shì)能與動(dòng)能的相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能守恒重力勢(shì)能與動(dòng)能的相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能守恒二、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的公式和圖象1 .簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式(1) 動(dòng)力學(xué)表達(dá)

3、式：F= kx,其中表示回復(fù)力與位移的方向相反。(2) 運(yùn)動(dòng)學(xué)表達(dá)式：x= Asin(3d妨，其中 A 代表振幅，w=2n表示簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的快慢，(3t+柏代表簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的相位，$叫做初相。2 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象(1)從平衡位置開始計(jì)時(shí)，函數(shù)表達(dá)式為x= Asincot,圖象如圖 1 甲所示。圖 1(2)從最大位移處開始計(jì)時(shí)，函數(shù)表達(dá)式為x=Acoso,圖象如圖 1 乙所示。三、受迫振動(dòng)和共振1 .受迫振動(dòng)系統(tǒng)在驅(qū)動(dòng)力作用下的振動(dòng)。做受迫振動(dòng)的物體，它做受迫振動(dòng)的周期(或頻率)等于驅(qū)動(dòng)力的周期(或頻率)，而與物體的固有周期(或頻率)無關(guān)。2共振做受迫振動(dòng)的物體，它的固有頻率與驅(qū)動(dòng)力的頻率越接近，其振幅就

4、越大，當(dāng)二者相等 時(shí)，振幅達(dá)到最大，這就是共振現(xiàn)象。共振曲線如圖 2 所示。高頻考點(diǎn)突破高頻考點(diǎn)一簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的規(guī)律例 1 關(guān)于簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移、加速度和速度的關(guān)系，下列說法中準(zhǔn)確的是（）A. 位移減小時(shí)，加速度減小，速度也減小B. 位移方向總是與加速度方向相反，與速度方向相同C. 物體的運(yùn)動(dòng)方向指向平衡位置時(shí)，速度方向與位移方向相反；背離平衡位置時(shí)，速度 方向與位移方向相同D.物體向負(fù)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，加速度方向與速度方向相同；向正方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，加速度方向與 速度方向相反【變式探究】（多選）單擺是為了研究振動(dòng)而抽象出的理想化模型，其理想化條件是（）A.擺線質(zhì)量不計(jì)B. 擺線長(zhǎng)度不伸縮C. 擺球的直徑比擺線

5、長(zhǎng)度短得多D. 只要是單擺的運(yùn)動(dòng)就是一種簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)【舉一反三】如圖 4 所示，一單擺懸于 0 點(diǎn)，擺長(zhǎng)為 L,若在 0 點(diǎn)的正下方的 0 點(diǎn)釘一個(gè)光滑釘子，使 00=扌，將單擺拉至 A 處釋放，小球?qū)⒃?A、B、C 間來回振動(dòng)，若振動(dòng)中擺高頻考點(diǎn)二簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象例 2 .一個(gè)彈簧振子沿 x 軸做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，取平衡位置0 為 x 軸坐標(biāo)原點(diǎn).從某時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，經(jīng)過四分之一周期， 振子具有沿 x 軸正方向的最大加速度. 能準(zhǔn)確反映振子位移 x 與時(shí)間 t 關(guān)系的圖象是（）A，2 n；LC. 2n+線與豎直方向夾角小于A.此單擺的固有周期約為0.5 s【變式探究】如圖 7 甲所示，彈簧振子以 0 點(diǎn)為平

6、衡位置，在 A、B 兩點(diǎn)之間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng).取向右為正方向，振子的位移 x 隨時(shí)間 t 的變化圖象如圖乙所示，下列說法準(zhǔn)確的是()A.t = 0.8 s 時(shí)，振子的速度方向向左B.t = 0.2 s 時(shí)，振子在 0 點(diǎn)右側(cè) 6 cm 處C. t = 0.4 s 和上=1.2 s 時(shí)，振子的加速度完全相同D. t = 0.4 s 到 t = 0.8 s 的時(shí)間內(nèi)，振子的速度逐漸減小【舉一反三】如圖 9 所示為一彈簧振子的振動(dòng)圖象，試完成以下問題:(1)寫出該振子簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式;(2)在第 2 s 末到第 3 s 末這段時(shí)間內(nèi)，彈簧振子的加速度、速度、動(dòng)能和彈性勢(shì)能各是怎 樣變化的？(3)該振子在前

7、 100 s 的總位移是多少？路程是多少? 高頻考點(diǎn)三受迫振動(dòng)和共振其共振曲線(振幅 A 與驅(qū)動(dòng)力頻率 f 的關(guān)系)如圖 12所示，則()例 3 一個(gè)單擺在地面上做受迫振動(dòng),圖 7B. 此單擺的擺長(zhǎng)約為 1 mC. 若擺長(zhǎng)增大，單擺的固有頻率增大D. 若擺長(zhǎng)增大，共振曲線的峰將向右移動(dòng)【變式探究】在實(shí)驗(yàn)室能夠做聲波碎杯”的實(shí)驗(yàn)，用手指輕彈一只玻璃酒杯，能夠聽到清脆的聲音，測(cè)得這聲音的頻率為500 Hz.將這只酒杯放在一個(gè)大功率的聲波發(fā)生器前，操作人員通過調(diào)整其發(fā)出的聲波，就能使酒杯碎掉下列說法中準(zhǔn)確的是（）A. 操作人員必須把聲波發(fā)生器輸出的功率調(diào)到很大B. 操作人員必須使聲波發(fā)生器發(fā)出頻率極

8、大的超聲波C. 操作人員必須同時(shí)增大聲波發(fā)生器發(fā)出聲波的頻率和功率D.操作人員必須將聲波發(fā)生器發(fā)出的聲波頻率調(diào)到500 Hz,且適當(dāng)增大其輸出功率1.【2019 北京卷】 如圖 1-所示，彈簧振子在 M、N 之間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng).以平衡位置O 為原點(diǎn)，建立 Ox 軸.向右為 x 軸正方向.若振子位于N 點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí)，則其振動(dòng)圖像為（）圖 1-1.【2019 上海 17】3.質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的位移x 與時(shí)間 t 的關(guān)系如圖所示，其中做機(jī)械振動(dòng)的是2.【2019 山東 38 （1 ）】6.如圖，輕彈簧上端固定，下端連接一小物塊，物塊沿豎直方向做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。以豎直向上為正方向，物塊簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為y=0.1sin

9、（2.5nt）mt=0 時(shí)刻,小球從距物塊 h 高處自由落下；t=0.6s 時(shí)，小球恰好與物塊處于同一高度。取重力加速度的大A.此單擺的固有周期約為0.5 s小為 g=10m/s2.以下判斷準(zhǔn)確的是 _（雙選，填準(zhǔn)確答案標(biāo)號(hào)）質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像，距該質(zhì)點(diǎn)Ax= 0.5 m 處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像可能是（）c. 0.6s 內(nèi)物塊運(yùn)動(dòng)的路程是0.2m d. t=0.4s 時(shí)，物塊與小球運(yùn)動(dòng)方向相反【2019 全國(guó)新課標(biāo)I34 （2）】15.甲乙兩列簡(jiǎn)諧橫波在同一介質(zhì)中分別沿x軸正向和負(fù)向傳播，波速均為25cm / s，兩列波在t 0時(shí)的波形曲線如圖所示。求（i）t 0時(shí)，介質(zhì)中偏離平衡位置位移為16cm的所

10、有質(zhì)點(diǎn)的x坐標(biāo)；（ii） 從t 0開始，介質(zhì)中最早出現(xiàn)偏離平衡位置位移為16cm的質(zhì)點(diǎn)的時(shí)間。捲（50 300n）cmn1, 2, 3 .0.1s1、2019 重慶卷，11（2） 一豎直懸掛的彈簧振子，下端裝有一記錄筆，在豎直面內(nèi)放置有一記錄紙，當(dāng)振子上下振動(dòng)時(shí)，以速率 v 水平向左勻速拉動(dòng)記錄紙，記錄筆在紙上留下如圖7 所示的圖象，y1、y2、X0、2x0為紙上印跡的位置坐標(biāo)。由此圖求振動(dòng)的周期和振幅。2 . （2019 浙江卷，17）一位游客在千島湖邊欲乘坐游船，當(dāng)日風(fēng)浪較大，游船上下浮動(dòng)?？砂延未?dòng)簡(jiǎn)化成豎直方向的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，振幅為 20 cm,周期為 3.0 s。當(dāng)船上升到最高點(diǎn)時(shí)，甲

11、板剛好與碼頭地面平齊。地面與甲板的高度差不超過10 cm 時(shí)，游客能舒服地登船。在一個(gè)周期內(nèi)，游客能舒服登船的時(shí)間是（）A.0.5 s B. 0.75 s C. 1.0 s D. 1.5 s3.（2019 四川卷）如圖所示，甲為t = 1 s 時(shí)某橫波的波形圖像，乙為該波傳播方向上某b 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期是 0.8s圖 7則以下描述試管振動(dòng)的圖象中可能準(zhǔn)確的是（）1 在飛機(jī)的發(fā)展史中有一個(gè)階段，飛機(jī)上天后不久，機(jī)翼很快就抖動(dòng)起來，而且越抖越 厲害，后來人們經(jīng)過了艱苦的探索，利用在飛機(jī)機(jī)翼前緣處裝置一個(gè)配重桿的方法，解決了這個(gè)問題，在飛機(jī)機(jī)翼前緣處裝置配重桿的主要目的是P/1金.1 !、Z35J25

12、 1J 2S二-A.增大飛機(jī)的慣性B.使機(jī)體更加平衡C.使機(jī)翼更加牢固D.改變機(jī)翼的固有頻率乙甲CA-BD則以下描述試管振動(dòng)的圖象中可能準(zhǔn)確的是（）3 .裝有砂粒的試管豎直靜浮于水面，如圖釋放并開始計(jì)時(shí)，在一定時(shí)間內(nèi)試管在豎直方向近似做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng).若取豎直向上為正方向,2 .如圖 1 所示，彈簧振子在B、 C 間振動(dòng)， 0到 C 的運(yùn)動(dòng)時(shí)間是 1 s,則下列說法準(zhǔn)確的是（）A.振子從 B 經(jīng) 0 到 C 完成一次全振動(dòng)B.振動(dòng)周期是 1 s,振幅是 10 cmC.經(jīng)過兩次全振動(dòng)，振子通過的路程是20 cmD.從 B 開始經(jīng)過 3 s,振子通過的路程是30 cm13 所示.將試管豎直提起少許，然后

13、由靜止y 隨時(shí)間 t 變化的關(guān)系式為 y= O.lsin （2.5n，位移 y 的單位為 m.時(shí)間 t 的單位為 s.則（）A.彈簧振子的振幅為0.2 mB.彈簧振子的周期為1.25 sC.在 t = 0.2 s 時(shí)，振子的運(yùn)動(dòng)速度為零D.在任意 0.2 s 時(shí)間內(nèi)，振子的位移均為0.1 m0.8 cm,周期為 0.5 s,初始時(shí)具有負(fù)方向的最大加速度，則它的振動(dòng)方程是（）-3nA. x=8x103sin 4n +? m-3nB.x=8x10 sin 4nt2 m3nC.x=8x101sinn + m1n nD.x=8x101sin+? m05 s 內(nèi)的振動(dòng)圖象，由圖可知，下列說法中準(zhǔn)確的是（

14、）.；!C JMi7圖 2A. 振動(dòng)周期為 5 s,振幅為 8 cmB. 第 2 s 末振子的速度為零，加速度為負(fù)向的最大值C. 第 3 s 末振子的速度為正向的最大值JTiPTn1rOD 7/ 11I J J IJVJA4 一彈簧振子的位移5 有一彈簧振子，振幅為6如圖 2 所示為某彈簧振子在圖 13l）D.從第 1 s 末到第 2 s 末振子在做加速運(yùn)動(dòng)7如圖 3 所示，質(zhì)量相同的四個(gè)擺球懸于同一根橫線上，四個(gè)擺的擺長(zhǎng)分別為L(zhǎng)i= 2 m、則擺球振動(dòng)穩(wěn)定后（）8.侈選）一質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖象如圖4 所示，質(zhì)點(diǎn)的速度與加速度方向相同的時(shí)間段是（）A. 0 0.3 sB. 0.3 0.6

15、sC. 0.6 0.9 sD. 0.91.2 s9. （多選） 如圖5 所示，兩單擺的擺長(zhǎng)相同，平衡時(shí)兩擺球剛好接觸，現(xiàn)將擺球A 在兩擺線所在平面內(nèi)向左拉開一小角度后釋放，碰撞后，兩擺球分開各自做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，以mA、mB分別表示擺球 A、B 的質(zhì)量，則（）A. 如果 mAmB，下一次碰撞將發(fā)生在平衡位置右側(cè)B. 如果 mAmB,下一次碰撞將發(fā)生在平衡位置左側(cè)C. 無論兩球質(zhì)量之比是多少，下一次碰撞都不可能在平衡位置右側(cè)D. 無論兩球質(zhì)量之比是多少，下一次碰撞都不可能在平衡位置左側(cè)L2= 1.5 m、L3= 1 m、L4= 0.5 m 現(xiàn)以擺 3 為驅(qū)動(dòng)擺，讓擺3 振動(dòng)，使其余三個(gè)擺也振動(dòng)起來,A

16、.擺1的振幅一定最大C.四個(gè)擺的振幅相同B.擺 4 的周期一定最短D.四個(gè)擺的周期相同圖 310侈選）如圖 6 所示為同一地點(diǎn)的兩單擺甲、乙的振動(dòng)圖象，貝 U 下列說法中準(zhǔn)確的是（）A. 甲、乙兩單擺的擺長(zhǎng)相等B. 甲擺的振幅比乙擺大C. 甲擺的機(jī)械能比乙擺大D. 在 t = 0.5 s 時(shí)有正向最大加速度的是乙擺E. 由圖象能夠求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?1.（多選）如圖 7 所示為一個(gè)豎直放置的彈簧振子，物體沿豎直方向在A、B 之間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，0 點(diǎn)為平衡位置，A 點(diǎn)位置恰好為彈簧的原長(zhǎng)物體由C 點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到 D 點(diǎn)（C D 兩點(diǎn)未在圖上標(biāo)出）的過程中，彈簧的彈性勢(shì)能增加了3.0 J,重力勢(shì)能減少了 2.0 J 對(duì)于這段過程說法準(zhǔn)確的是（）A.物體的動(dòng)能增加 1.0 JB.C 點(diǎn)的位置可能在平衡位置以上C. D 點(diǎn)的位置可能在平衡位置以上D. 物體經(jīng)過 D 點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向可能指向平衡位置12.（多選）一簡(jiǎn)諧振子沿 x 軸振動(dòng)，平衡位置在坐標(biāo)原點(diǎn).t = 0 時(shí)刻振子的位移 x=- 0.14一m ; t = 3 s 時(shí)刻 x= 0.1 m； t = 4 s 時(shí)刻 x= 0.1 m.該振子的振幅和周期可能為（）8A. 0.1 m , 3 s8C. 0.2 m, 3 sD. 0.2 m,8 s13. 一質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其位移和時(shí)間的關(guān)系如圖8 所示.B. 0.1 m