第二章機(jī)械振動(dòng)前三節(jié)復(fù)習(xí)學(xué)案高二上學(xué)期物理人教版選擇性

《機(jī)械振動(dòng)》前三節(jié)復(fù)習(xí)一．課標(biāo)解讀課標(biāo)要求素養(yǎng)要求基礎(chǔ)鞏固，提升對(duì)簡(jiǎn)諧振動(dòng)的認(rèn)知2.通過對(duì)簡(jiǎn)諧振動(dòng)的認(rèn)知，弄通描述簡(jiǎn)諧振動(dòng)物理量之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。提升學(xué)生的處理問題的能力1.科學(xué)思維：會(huì)利用運(yùn)動(dòng)學(xué)，動(dòng)力學(xué)知識(shí)認(rèn)知簡(jiǎn)諧振動(dòng)。2.科學(xué)探究：通過各物理量之間的關(guān)系認(rèn)知簡(jiǎn)諧振動(dòng)的特點(diǎn)。一：基礎(chǔ)回顧：1.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力(1)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)定義：如果______所受的力與它偏離平衡位置位移的大小成______，并且總是指向________，質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)就是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。(2)回復(fù)力的方向跟振子偏離平衡位置的位移方向______，總是指向__________，它的作用是使振子能夠______平衡位置。(3)表達(dá)式：__________，即回復(fù)力與物體的位移大小成正比，負(fù)號(hào)表明____________，k是常數(shù)。對(duì)于彈簧振子，k為彈簧的__________。2.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量(1)振子的速度與動(dòng)能：______不斷變化，______也在不斷變化。(2)彈簧形變量與勢(shì)能：彈簧形變量在______，因而勢(shì)能也在______。(3)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)過程是一個(gè)動(dòng)能和勢(shì)能不斷變化的過程，在任意時(shí)刻振動(dòng)物體的總機(jī)械能不變。在平衡位置處，動(dòng)能_______，勢(shì)能________；在最大位移處，勢(shì)能________，動(dòng)能______。振動(dòng)的機(jī)械能與______有關(guān)，振幅______，機(jī)械能就________。3.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中機(jī)械能的轉(zhuǎn)化與守恒(1）簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)過程中動(dòng)能和勢(shì)能不斷地發(fā)生轉(zhuǎn)化。在平衡位置時(shí)，動(dòng)能最______，勢(shì)能最______；在位移最大時(shí)，勢(shì)能最______，動(dòng)能最______。在任意時(shí)刻動(dòng)能和勢(shì)能的總和__________(相等或不相等)。二：課堂檢測(cè)（一）：?jiǎn)芜x題1.如圖所示，一升降機(jī)在箱底裝有若干彈簧，設(shè)在某次事故中，升降機(jī)吊索在空中斷裂，忽略摩擦力，則升降機(jī)在從彈簧下端觸地后直到最低點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過程中()A．升降機(jī)的速度不斷減小B．升降機(jī)的加速度不斷變大C．升降機(jī)的加速度最大值等于重力加速度值D．升降機(jī)的加速度最大值大于重力加速度值2．關(guān)于簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)下列說法正確的是()A．簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)一定是水平方向的運(yùn)動(dòng)B．所有的振動(dòng)都可以看做是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)C．物體做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)一定可以得到正弦曲線形的軌跡線D．只要振動(dòng)圖像是正弦曲線，物體一定做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)3.如圖甲所示,彈簧振子以O(shè)點(diǎn)為平衡位置,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的變化如圖乙所示,下列說法正確的是()A.t=0.2s時(shí),振子在O點(diǎn)右側(cè)6cm處B.t=0.6s和t=1.4s時(shí),振子的速度完全相同C.t=0.8s時(shí),振子的速度方向向左D.t=0.4s到t=0.8s的時(shí)間內(nèi),振子的位移和速度都逐漸減小4.如圖所示，彈簧振子上下振動(dòng)，白紙以速度v向左勻速運(yùn)動(dòng)，振子所帶墨筆在白紙上留下如圖曲線，建立如圖所示坐標(biāo)，y1、y2、x0、2x0為紙上印跡的位置坐標(biāo)，則(D)A.該彈簧振子的振動(dòng)周期為2x0B.該彈簧振子的振幅為y1C.該彈簧振子的平衡位置在彈簧原長(zhǎng)處 D.該彈簧振子的圓頻率為πv/x05.如圖是某質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖象。根據(jù)圖象中的信息,判斷下列說法正確的是()A.質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的最大距離為10cmB.在1.5s和2.5s這兩個(gè)時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)的位移相同C.在1.5s和2.5s這兩個(gè)時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)的速度相同D.質(zhì)點(diǎn)在0.5s內(nèi)通過的路程一定是10cm（二）多選題6.(多選)在物體做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的過程中，t1、t2兩時(shí)刻物體分別處在關(guān)于平衡位置對(duì)稱的兩點(diǎn)，則從t1至t2這段時(shí)間物體的()A．t1、t2兩時(shí)刻動(dòng)能一定相同B．t1、t2兩時(shí)刻勢(shì)能一定相同C．速度一定先增大，后減小D．加速度可能先增大，后減小，再增大7.(多選)如圖所示，為某物體做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像，下列說法中正確的是()A．由P→Q位移在增大B．由P→Q速度在增大C．由M→N位移是先減小后增大D．由M→N位移始終減小8.(多選)(2019·陜西西安市聯(lián)考)下列關(guān)于簡(jiǎn)諧運(yùn)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9．(多選)如圖所示，一質(zhì)點(diǎn)在平衡位置O點(diǎn)附近做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，若從質(zhì)點(diǎn)通過O點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí)，經(jīng)過0.9s質(zhì)點(diǎn)第一次通過M點(diǎn)，繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，又經(jīng)過0.6s質(zhì)點(diǎn)第二次通過M點(diǎn)，該質(zhì)點(diǎn)第三次通過M點(diǎn)經(jīng)過的時(shí)間可能是()A.1sB．1.2sC．2.4sD．4.2s二：計(jì)算題（每題20分，共40分）10.如圖所示，勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧上端懸掛在天花板上，下端連接一個(gè)質(zhì)量為M的物體A，A下面用細(xì)線懸掛一質(zhì)量為m＝0.5kg的物體B，此時(shí)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)剪斷細(xì)線使B自由下落，當(dāng)物體A向上運(yùn)動(dòng)第一次到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)，彈簧對(duì)A的拉力大小恰好等于mg。已知k＝100N/m，g取10m/s2且A、B可視作質(zhì)點(diǎn)。求：(1)物體A的質(zhì)量M是多少？(2)A做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振幅是多少？11．如圖所示為一彈簧振子的振動(dòng)圖象,求:①?gòu)挠?jì)時(shí)開始經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間第一次達(dá)到彈性勢(shì)能最大?②在2～3s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)能各怎樣變化?③該振子在前100s內(nèi)的總位移是多少?路程是多少?答案：1.【解析】由對(duì)稱性可知，物體分別處在關(guān)于平衡位置對(duì)稱的兩點(diǎn)，速度大小相同，動(dòng)能相等，A正確．由機(jī)械能守恒知?jiǎng)菽芤惨欢ㄏ嗟龋珺正確．如果t1時(shí)刻物體向最大位移處運(yùn)動(dòng)，再回到該點(diǎn)后向t2時(shí)刻的位置運(yùn)動(dòng)，則速度是先減小再增大再減小，位移先增大再減小再增大，加速度先增大再減小再增大，故C錯(cuò)，D正確．2.【解析】從彈簧接觸地面開始分析，升降機(jī)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)(簡(jiǎn)化為如圖中小球的運(yùn)動(dòng))，在升降機(jī)從A→O的運(yùn)動(dòng)過程中，速度由v1增大到最大vm，加速度由g減小到零，當(dāng)升降機(jī)運(yùn)動(dòng)到A的對(duì)稱點(diǎn)A′(OA＝OA′)時(shí)，速度也變?yōu)関1(方向豎直向下)，加速度為g(方向豎直向上)，升降機(jī)從O→A′的運(yùn)動(dòng)過程中，速度由最大vm減小到v1，加速度由零增大到g，從A′點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)B的過程中，速度由v1減小到零，加速度由g增大到a(a>g)，故答案為D選項(xiàng)3.【解析】:物體的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)并不一定只在水平方向發(fā)生，各個(gè)方向都有可能發(fā)生，A錯(cuò)．回復(fù)力滿足F＝－kx的振動(dòng)才是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，B錯(cuò)．物體做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，位移隨時(shí)間按照正弦規(guī)律變化，軌跡是直線，C錯(cuò)．物體振動(dòng)的圖像是正弦曲線，回復(fù)力就一定滿足F＝－kx，一定是做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，D對(duì)．4.【解析】在0～0.4s內(nèi),振子做變減速運(yùn)動(dòng),不是勻速運(yùn)動(dòng),所以t=0.2s時(shí),振子不在O點(diǎn)右側(cè)6cm處,故A錯(cuò)誤。由圖象乙知t=0.6s和t=1.4s時(shí),振子的速度大小相等,方向相反,故B錯(cuò)誤。t=0.8s時(shí),圖象的斜率為負(fù),說明振子的速度為負(fù),即振子的速度方向向左,故C正確。t=0.4s到t=0.8s的時(shí)間內(nèi),振子的位移減小,正向平衡位置靠近,速度逐漸增大,故D錯(cuò)誤。5.【解析】D6.【解析】由振動(dòng)圖象可知,質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的最大距離為10cm,選項(xiàng)A正確;在1.5s和2.5s這兩個(gè)時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)的位移等大反向,則選項(xiàng)B錯(cuò)誤;在1.5s和2.5s這兩個(gè)時(shí)刻,圖象的斜率相同,則質(zhì)點(diǎn)的速度相同,選項(xiàng)C正確;0.5s=QUOTE,則質(zhì)點(diǎn)在0.5s內(nèi)通過的路程一定不是一個(gè)最大位移大小10cm,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選：AC。7.【解析】物體經(jīng)過平衡位置向正方向運(yùn)動(dòng)，先后經(jīng)過P、Q兩點(diǎn)，故位移增大，速度減?。晃矬w從正方向最大位移處向負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，先后經(jīng)過M、N兩點(diǎn)，且N點(diǎn)在平衡位置另一側(cè)，故從M→N位移先減小后增大．8.【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，但速度方向可以與位移方向相同，也可以相反，故B錯(cuò)誤；一次全振動(dòng)過程中，動(dòng)能和勢(shì)能均會(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)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。9.【解析】選A、D。若質(zhì)點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)的方向向左，再向M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)路線如圖1所示。得到振動(dòng)的周期為：T＝0.9s＋0.6s＋eq\f(1,3)×(0.9s－0.6s)＝1.6s。質(zhì)點(diǎn)從第二次經(jīng)過M點(diǎn)到第三次經(jīng)過M點(diǎn)的時(shí)間：t＝T－0.6s＝1.6s－0.6s＝1.0s；若質(zhì)點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)的方向向右直接向M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，如圖2，振動(dòng)的周期為T＝4×(0.9s＋eq\f(0.6,2)s)＝4.8s。質(zhì)點(diǎn)從第二次經(jīng)過M點(diǎn)到第三次經(jīng)過M點(diǎn)的時(shí)間：t＝T－0.6s＝4.8s－0.6s＝4.2s；故A、D正確，B、C錯(cuò)誤。10.【解析】(1)剪斷細(xì)線的瞬間，A做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，在最低點(diǎn)時(shí)彈力是Mg＋mg，在最高點(diǎn)時(shí)是mg，其中點(diǎn)(即平衡位置)時(shí)為eq\f(Mg＋mg＋mg,2)＝Mg，可得：M＝2m＝2×0.5kg＝1kg(2)在最低點(diǎn)時(shí)物體A受到的合力為mg，因此振幅：A＝eq\f(mg,k)＝eq\f(0.5×10,100)m＝0.05m＝5cm答案：(1)1kg(2)5cm11.【解析】①由題圖知,在計(jì)時(shí)開始的時(shí)刻振子恰好以沿x軸正方向的速度通過平衡位置,此時(shí)彈簧振子有最大動(dòng)能,隨著時(shí)間的延長(zhǎng),速度不斷減小,而位移逐漸增大,經(jīng)QUOTET,即1s,其位移達(dá)到最大,此時(shí)彈性勢(shì)能最大。②由題圖知,t=2s時(shí),振子恰好通過平衡位置,此時(shí)加速度