高考物理机械振动训练

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1、第一讲简谐运动、简谐运动的表达式及其图象【基本概念与基本规律】一、简谐运动定义１、机械振动物体在平衡位置附近所做的往复运动叫机械振动。机械振动的条件是：（１）物体受到回复力的作用；（２）阻力足够小。２、回复力使振动物体返回平衡位置的力叫回复力。回复力时刻指向平衡位置。回复力是以效果命名的力，它是振动物体在振动方向上的合外力，可能是几个力的合力，也可能是某个力或某个力的分力，可能是重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力等。３、简谐运动物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总指向平衡位置的回复力作用下的振动，叫简谐运动。表达式为：

2、Ｆ＝－ｋｘ。４、描述简谐运动的物理量（１）位移ｘ：由平衡位置指向振子所在处的有向线段，最大值等于振幅；（２）振幅Ａ：是描述振动强弱的物理量。（一定要将振幅跟位移相区别，在简谐运动的振动过程中，振幅是不变的，而位移是时刻在改变的）（３）周期Ｔ：是描述振动快慢的物理量。频率ｆ＝。【例1】下列属于机械振动选择完整的是…………………………………………（D）①乒乓球在地面上的来回上下运动；②弹簧振子在竖直方向的上下运动；③秋千在空中来回的运动；④竖于水面上的圆柱形玻璃瓶上下振动A、①②B、②③C、③④D、②③④【例2】关于简谐运动回复力

3、的说法正确的是……………………………………（A）A、回复力中的是指振子相对于平衡位置的位移B、回复力中的是指振子从初位置指向末位置的位移C、振子的回复力一定就是它所受的合力D、振子的回复力一定是恒力【例3】关于简谐运动的位移、速度、加速度的关系，下列说法中正确的是（CD）A、位移减小时，加速度增大，速度增大B、位移方向总跟加速度方向相反，跟速度方向相同C、物体运动方向指向平衡位置时，速度方向跟位移方向相反D、物体向平衡位置运动时，做加速运动，背离平衡位置时，做减速运动COBPx【例4】如图所示，一个弹簧振子沿轴在B、C间做简谐

4、运动，O为平衡位置，当振子从B点向O点运动经过P点时振子的位移为，振子的回复力为，振子速度为，振子的加速度为（填“正”“负”或“零”）答案：负负正正二、理解简谐运动重难点1、平衡位置的理解平衡位置是做机械振动物体最终停止振动后振子所在的位置，也是振动过程中回复力为零的位置。（１）平衡位置是回复力为零的位置；（２）平衡位置不一定是合力为零的位置；（３）不同振动系统平衡位置不同：竖直方向的弹簧振子，平衡位置是其弹力等于重力的位置；水平匀强电场和重力场共同作用的单摆，平衡位置在电场力与重力的合力方向上。2、回复力的理解（１）、回复力

5、是指振动物体所受的总是指向平衡位置的合外力，但不一定是物体受到的合外力。（２）、性质上，回复力可以是重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力等。（３）、回复力的方向总是“指向平衡位置”。（４）、回复力的作用是使振动物体回到平衡位置。3、简谐运动（1）、简谐运动的判定在简谐运动中，回复力的特点是大小和位移成正比，方向与位移的方向相反，即满足公式　F＝－ｋｘ。所示对简谐运动的判定，首先要正确分析出回复力的来源，再根据简谐运动中回复力的特点进行判定。（２）、简谐运动的特点周期性：简谐运动的物体经过一个周期或ｎ个周期后，能回复到原来的运动状

6、态，因此处理实际问题时，要注意多解的可能性或需定出结果的通式。千万不要用特解代替通解。【例5】如图所示，质量为m的木块放在弹簧上，与弹簧一起在竖直方向上做简谐运动。当振幅为A时，物体对弹簧的最大压力是物体重力的1.5倍，则物体对弹簧的最小弹力是多大？要使物体在振动中不离开弹簧，振幅不能超过多大？m解析:当木块运动到最低点时，对弹簧弹力最大，此时由牛顿第二定律得：Fmax-mg=ma，因为Fmax=1.5mg，所以a=0.5g.当木块运动到最高点时，对弹簧弹力最小，此时由牛顿第二定律得：mg-Fmin=ma，由运动的对称性知，最

7、高点与最低点的加速度大小相等，即a=0.5g，代入求得Fmin=mg/2.在最高点或最低点:kA=ma=，所以弹簧的劲度系数k=.物体在平衡位置下方处于超重状态，不可能离开弹簧，只有在平衡位置上方可能离开弹簧.要使物体在振动过程中恰好不离开弹簧，物体在最高点的加速度a=g此时弹簧的弹力为零.若振幅再大，物体便会脱离弹簧.物体在最高点刚好不离开弹簧时，回复力为重力，所以:mg=KA/，则振幅A/==2A.【例6】轻质弹簧上端固定在天花板上，下端悬挂物体m，弹簧的劲度系数为k，现将物体从平衡位置向下拉开一段距离后释放，试证明物体的

8、运动是简谐振动。解析：如图所示，设振子的平衡位置为O，向下方向为正方向，此时弹簧的形变为，根据胡克定律及平衡条件有①当振子向下偏离平衡位置为时，回复力（即合外力）为②将①代人②得：，可见，重物振动时的受力符合简谐运动的条件。【例7】一弹簧振子做简谐运动，周期为T，下述正确的是