2022-2023年高考物理一輪復(fù)習(xí) 機(jī)械振動(dòng)課件

1、機(jī)械振動(dòng)1簡諧運(yùn)動(dòng)的規(guī)律：質(zhì)點(diǎn)的位移與時(shí)間的關(guān)系遵從_規(guī)律,質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象(xt圖象)是一條_.2平衡位置：知識(shí)點(diǎn)1 簡諧運(yùn)動(dòng)正弦函數(shù)正弦曲線(1)如圖所示,平衡位置是物體在振動(dòng)過程中_為零的位置,并不一定是_為零的位置.(2)回復(fù)力：使振動(dòng)物體返回到_的力,其方向總是指向平衡位置.屬于_,可以是某一個(gè)力,也可以是幾個(gè)力的合力或某個(gè)力的分力.回復(fù)力合力平衡位置效果力3描述簡諧運(yùn)動(dòng)的物理量：物理量定義意義位移(x)由_指向質(zhì)點(diǎn)_的有向線段描述質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)中某時(shí)刻的位置相對(duì)于_的位移振幅(A)振動(dòng)物體離開平衡位置的_描述振動(dòng)的_和能量周期(T)振動(dòng)物體完成一次_所需時(shí)間描述振動(dòng)的_,兩者互為倒數(shù)：T_

2、.頻率(f)振動(dòng)物體_內(nèi)完成全振動(dòng)的次數(shù)平衡位置所在位置平衡位置最大距離強(qiáng)弱全振動(dòng)單位時(shí)間快慢1簡諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式(1)動(dòng)力學(xué)表達(dá)式：F_,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_,其中A代表振幅,2f表示簡諧運(yùn)動(dòng)的快慢.知識(shí)點(diǎn)2 簡諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式和圖象kx2簡諧運(yùn)動(dòng)的圖象(1)從_開始計(jì)時(shí),函數(shù)表達(dá)式為xAsint,圖象如圖甲所示.(2)從_開始計(jì)時(shí),函數(shù)表達(dá)式為xAcost,圖象如圖乙所示.平衡位置最大位移處簡諧運(yùn)動(dòng)的兩種模型的比較知識(shí)點(diǎn)3 單擺、周期公式模型彈簧振子單擺簡諧運(yùn)動(dòng)條件(1)彈簧質(zhì)量可忽略(2)無摩擦等_(3)在彈簧彈性限度內(nèi)(1)擺線為不可伸縮的輕細(xì)線(2

3、)無空氣阻力(3)最大擺角小于5回復(fù)力彈簧的_提供擺球_沿與擺線垂直方向的分力平衡位置彈簧處于_處_點(diǎn)周期與_無關(guān)T_能量轉(zhuǎn)化彈性勢(shì)能與動(dòng)能的相互轉(zhuǎn)化,_守恒重力勢(shì)能與動(dòng)能的相互轉(zhuǎn)化,_守恒阻力彈力重力原長最低振幅機(jī)械能機(jī)械能自由振動(dòng)、受迫振動(dòng)和共振的比較知識(shí)點(diǎn)4 受迫振動(dòng)和共振振動(dòng)類型比較項(xiàng)目自由振動(dòng)受迫振動(dòng)共振受力情況僅受回復(fù)力周期性_作用周期性_作用振動(dòng)周期或頻率由系統(tǒng)_決定,即固有周期或固有頻率由驅(qū)動(dòng)力的周期或頻率決定,即T_或f_T驅(qū)_或f驅(qū)_振動(dòng)能量振動(dòng)物體的機(jī)械能_由產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力的物體提供振動(dòng)物體獲得的能量_驅(qū)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)力本身性質(zhì)T驅(qū)f驅(qū)T固f固不變最大思維診斷：(1)簡諧運(yùn)動(dòng)是勻變

4、速運(yùn)動(dòng).()(2)周期、頻率是表征物體做簡諧運(yùn)動(dòng)快慢程度的物理量.()(3)振幅等于振子運(yùn)動(dòng)軌跡的長度.()(4)簡諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力可以是恒力.()(5)彈簧振子每次經(jīng)過平衡位置時(shí),位移為零、動(dòng)能最大.()(6)單擺在任何情況下的運(yùn)動(dòng)都是簡諧運(yùn)動(dòng).()(7)物體做受迫振動(dòng)時(shí),其振動(dòng)頻率與固有頻率無關(guān).()(8)簡諧運(yùn)動(dòng)的圖象描述的是振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的軌跡.()1(多選)如圖所示,水球可視為一個(gè)水平方向的彈簧振子,小球在MN之間做簡諧運(yùn)動(dòng),O點(diǎn)是平衡位置.關(guān)于小球的運(yùn)動(dòng)情況,下列描述正確的是( )A小球經(jīng)過O點(diǎn)時(shí)速度為零B小球經(jīng)過M點(diǎn)與N點(diǎn)時(shí)有相同的加速度C小球從M點(diǎn)向O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過程中,加速度減小,速度增大

5、D小球從O點(diǎn)向N點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過程中,加速度增大,速度減小CD解析根據(jù)簡諧運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)可知,小球經(jīng)過O點(diǎn)時(shí)速度最大,故A錯(cuò)誤；小球在M點(diǎn)與N點(diǎn)的加速度大小相等,方向相反,故B錯(cuò)誤；小球從M點(diǎn)向O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí),速度增大,加速度減小,故C正確；小球從O點(diǎn)向N點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí),速度減小,加速度增大,故D正確.2如圖所示為單擺的振動(dòng)圖象,根據(jù)此振動(dòng)圖象不能確定的物理量是()A擺長B回復(fù)力C頻率 D振幅B3在飛機(jī)的發(fā)展史中有一個(gè)階段,飛機(jī)上天后不久,飛機(jī)的機(jī)翼(翅膀)很快就抖動(dòng)起來,而且越抖越厲害.后來經(jīng)過人們的探索,利用在飛機(jī)機(jī)翼前緣處裝置一個(gè)配重桿的方法,解決了這一問題.在飛機(jī)機(jī)翼前裝置配重桿的目的主要是()A加大飛機(jī)的

6、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)翼的固有頻率解析飛機(jī)的機(jī)翼(翅膀)很快就抖動(dòng)起來,是因?yàn)轵?qū)動(dòng)力的頻率接近機(jī)翼的固有頻率發(fā)生共振,在飛機(jī)機(jī)翼前裝置配重桿,是為了改變機(jī)翼的固有頻率,使驅(qū)動(dòng)力的頻率遠(yuǎn)離機(jī)翼的固有頻率,故D正確.D4若單擺的擺長適當(dāng)變大,擺球的質(zhì)量由20g增加為40g,擺球離開平衡位置的最大角度不變,則單擺振動(dòng)的()A頻率不變,振幅不變B頻率變小,振幅變大C頻率變小,振幅不變D頻率變大,振幅變大B1動(dòng)力學(xué)特征Fkx,“”表示回復(fù)力的方向與位移方向相反,k是比例系數(shù),不一定是彈簧的勁度系數(shù).2運(yùn)動(dòng)學(xué)特征簡諧運(yùn)動(dòng)的加速度與物體偏離平衡位置的位移成正比,但加速度方向與位移方向相

7、反,為變加速運(yùn)動(dòng),遠(yuǎn)離平衡位置時(shí),x、F、a、Ep均增大,v、Ek均減小,靠近平衡位置時(shí)則相反.3運(yùn)動(dòng)的周期性特征相隔T或nT的兩個(gè)時(shí)刻振子處于同一位置且振動(dòng)狀態(tài)相同.考點(diǎn)一簡諧運(yùn)動(dòng)的基本特征及應(yīng)用(2)如圖所示,振子經(jīng)過關(guān)于平衡位置O對(duì)稱的兩點(diǎn)P、P(OPOP)時(shí),速度的大小、動(dòng)能、勢(shì)能相等,相對(duì)于平衡位置的位移大小相等.(3)振子由P到O所用時(shí)間等于由O到P所用時(shí)間,即tPOtOP.(4)振子往復(fù)過程中通過同一段路程(如OP段)所用時(shí)間相等,即tOPtPO.5能量特征振動(dòng)的能量包括動(dòng)能Ek和勢(shì)能Ep,簡諧運(yùn)動(dòng)過程中,系統(tǒng)動(dòng)能與勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化,系統(tǒng)的機(jī)械能守恒.例 1ACD解題導(dǎo)思：(1)題目

8、中所對(duì)應(yīng)的情況有幾種可能？(2)請(qǐng)作出示意圖,并在圖中找出對(duì)應(yīng)幾個(gè)時(shí)刻的振動(dòng)位置.答案(1)由題目所給條件可知有兩種可能.開始速度指向平衡位置.開始速度背離平衡位置.(2)方法總結(jié)：分析簡諧運(yùn)動(dòng)的技巧(1)分析簡諧運(yùn)動(dòng)中各物理量的變化情況時(shí),一定要以位移為橋梁.位移增大時(shí),振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的回復(fù)力、加速度、勢(shì)能均增大,速度、動(dòng)能均減?。环粗畡t產(chǎn)生相反的變化.另外,各矢量均在其值為零時(shí)改變方向.(2)分析簡諧運(yùn)動(dòng)的過程時(shí),要特別注意其周期性和對(duì)稱性. (多選)下列關(guān)于簡諧振動(dòng)的說法正確的是()A速度和加速度第一次同時(shí)恢復(fù)為原來的大小和方向所經(jīng)歷的過程為一次全振動(dòng)B位移的方向總跟加速度的方向相反,跟速度的

9、方向相同C一個(gè)全振動(dòng)指的是動(dòng)能或勢(shì)能第一次恢復(fù)為原來的大小所經(jīng)歷的過程D位移減小時(shí),加速度減小,速度增大E物體運(yùn)動(dòng)方向指向平衡位置時(shí),速度的方向與位移的方向相反；背離平衡位置時(shí),速度方向與位移方向相同類題演練 1 ADE解析速度和加速度第一次同時(shí)恢復(fù)為原來的大小和方向所經(jīng)歷的過程為一次全振動(dòng),故A正確；回復(fù)力與位移方向相反,故加速度和位移方向相反,但速度的方向可以與位移的方向相同,也可以相反,物體運(yùn)動(dòng)方向指向平衡位置時(shí),速度的方向與位移的方向相反；背離平衡位置時(shí),速度的方向與位移的方向相同,故B錯(cuò)誤,E正確；一次全振動(dòng)過程中,動(dòng)能和勢(shì)能至少會(huì)有兩次恢復(fù)為原來的大小,故C錯(cuò)誤；當(dāng)位移減小時(shí),回復(fù)

10、力減小,則加速度在減小,物體正在返回平衡位置,速度在增大,故D正確.考點(diǎn)二簡諧運(yùn)動(dòng)的圖象2圖象信息(1)由圖象可以看出質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅、周期.(2)可以確定某時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的位移.(3)可以確定某時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的回復(fù)力、加速度和速度的方向.回復(fù)力和加速度的方向：因回復(fù)力總是指向平衡位置,故回復(fù)力和加速度的方向在圖象上總是指向t軸.速度的方向：速度的方向可以通過下一時(shí)刻位移的變化來判定,若下一時(shí)刻位移增加,速度方向就是遠(yuǎn)離t軸；若下一時(shí)刻位移減小,速度方向就是指向t軸.(4)可以確定某段時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的位移、回復(fù)力、加速度、速度、動(dòng)能、勢(shì)能等的變化情況.如圖所示為某質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖象,由圖可知(

11、)A2s末質(zhì)點(diǎn)速度為0B4s末質(zhì)點(diǎn)速度沿x軸正方向C12s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)做加速運(yùn)動(dòng)D34s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)加速度逐漸增大解析由題圖可知,在第2s末質(zhì)點(diǎn)在平衡位置處,此時(shí)質(zhì)點(diǎn)的速度最大,A錯(cuò)誤；在第4s末,質(zhì)點(diǎn)剛剛從正方向返回平衡位置,所以質(zhì)點(diǎn)速度沿x軸負(fù)方向,B錯(cuò)誤；在12s內(nèi),題中圖線的斜率逐漸增大,則速度增大,質(zhì)點(diǎn)做加速運(yùn)動(dòng),C正確；在34s內(nèi),質(zhì)點(diǎn)逐漸靠近平衡位置,則加速度逐漸減小,D錯(cuò)誤.例 2C規(guī)律總結(jié)：(1)簡諧運(yùn)動(dòng)圖象中,任意時(shí)刻圖線上某點(diǎn)切線斜率表示該時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的速度；斜率的大小表示速度的大小,斜率的正負(fù)反映速度的方向.(2)振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的加速度的大小變化規(guī)律與質(zhì)點(diǎn)的位移的大小變化規(guī)律相同,兩者方向始

12、終相反.在振動(dòng)圖象中,根據(jù)位移的大小和方向比較加速度的大小比較直觀. (多選)甲、乙兩彈簧振子,振動(dòng)圖象如圖所示,則可知()A甲速度為零時(shí),乙速度最大B甲加速度最小時(shí),乙速度最小C任一時(shí)刻兩個(gè)振子受到的回復(fù)力都不相同D兩個(gè)振子的振動(dòng)頻率之比f甲f乙12E兩個(gè)振子的振幅之比為A甲A乙21類題演練 2 ADE考點(diǎn)三受迫振動(dòng)和共振例 3阻尼0.250.33類題演練 3 C考點(diǎn)四實(shí)驗(yàn)：用單擺測定重力加速度2注意事項(xiàng)(1)構(gòu)成單擺的條件：細(xì)線的質(zhì)量要小、彈性要小,選用體積小、密度大的小球,擺角不超過5.(2)要使擺球在同一豎直面內(nèi)擺動(dòng),不能形成圓錐擺,方法是將擺球拉到一定位置后由靜止釋放.(3)測周期的

13、方法：要從擺球過平衡位置時(shí)開始計(jì)時(shí).因?yàn)榇颂幩俣却?、?jì)時(shí)誤差小,而最高點(diǎn)速度小、計(jì)時(shí)誤差大.要測多次全振動(dòng)的時(shí)間來計(jì)算周期.如在擺球過平衡位置時(shí)開始計(jì)時(shí),且在數(shù)“零”的同時(shí)按下秒表,以后每當(dāng)擺球從同一方向通過平衡位置時(shí)計(jì)數(shù)1次.某同學(xué)在“用單擺測重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行了如下的操作：(1)用游標(biāo)尺上有10個(gè)小格的游標(biāo)卡尺測量擺球的直徑如圖甲所示,擺球直徑為_cm.把擺球用細(xì)線懸掛在鐵架臺(tái)上,測量擺線長,通過計(jì)算得到擺長L.例 42.06(2)用秒表測量單擺的周期.當(dāng)單擺擺動(dòng)穩(wěn)定且到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí)并記為n1,單擺每經(jīng)過最低點(diǎn)記一次數(shù),當(dāng)數(shù)到n60時(shí)秒表的示數(shù)如圖乙所示,該單擺的周期是T_s(

14、結(jié)果保留三位有效數(shù)字).2.28C(4)在(3)中,描點(diǎn)時(shí)若誤將擺線長當(dāng)作擺長,那么畫出的直線將不通過原點(diǎn),由圖線斜率得到的重力加速度與原來相比,其大小()A偏大 B偏小C不變 D都有可能CAD圖甲 圖乙 2某彈簧振子沿x軸的簡諧運(yùn)動(dòng)圖象如圖所示,下列描述正確的是()At1s時(shí),振子的速度為零,加速度為負(fù)的最大值Bt2s時(shí),振子的速度為負(fù),加速度為正的最大值Ct3s時(shí),振子的速度為負(fù)的最大值,加速度為零Dt4s時(shí),振子的速度為正,加速度為負(fù)的最大值A(chǔ)解析t1s時(shí),振子在正的最大位移處,振子的速度為零,由akx/m知,加速度為負(fù)的最大值,A項(xiàng)正確；t2s時(shí),振子位于平衡位置,由akx/m知,加速

15、度為零,B項(xiàng)錯(cuò)誤；t3s時(shí),振子在負(fù)的最大位移處,由akx/m知,加速度為正的最大值,C項(xiàng)錯(cuò)誤；t4s時(shí),振子位于平衡位置,由akx/m知,加速度為零,D項(xiàng)錯(cuò)誤.3(多選)下列關(guān)于做簡諧運(yùn)動(dòng)的物體的說法中正確的是()A位移減小時(shí),加速度減小,速度增大B位移的方向總與加速度的方向相反,與速度的方向相同C一次全振動(dòng)就是動(dòng)能或勢(shì)能第一次恢復(fù)為原來的大小所經(jīng)歷的過程D一次全振動(dòng)就是速度和加速度第一次同時(shí)恢復(fù)為原來的大小和方向所經(jīng)歷的過程E物體運(yùn)動(dòng)方向指向平衡位置時(shí),速度的方向與位移的方向相反；背離平衡位置時(shí),速度方向與位移方向相同ADE解析當(dāng)位移減小時(shí),回復(fù)力減小,加速度減小,物體正在返回平衡位置,速度增大,故A正確；回復(fù)力與位移方向相反,故加速度與位移方向相反,速度可以與位移方向相同,也可以相反,物體沿指向平衡位置的方向運(yùn)動(dòng)時(shí)