2019年高考物理一轮复习第十五章机械振动机械波第1讲机械振动学案

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1、第1讲　机械振动板块一　主干梳理·夯实基础【知识点1】　简谐运动　Ⅰ1．简谐运动的概念质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图象(xt图象)是一条正弦曲线。2．平衡位置物体在振动过程中回复力为零的位置。3．回复力(1)定义：使物体返回到平衡位置的力。(2)方向：总是指向平衡位置。(3)来源：属于效果力，可以是某一个力，也可以是几个力的合力或某个力的分力。4．描述简谐运动的物理量【知识点2】　简谐运动的公式和图象　Ⅱ1．表达式(1)动力学表达式：F＝－kx，其中“－”表示回复力与位移的方向相反。(2)运动学表达式：x＝Asin(ωt＋φ0)，其中A代表振幅，ω＝＝2πf表示简谐运

2、动的快慢，ωt＋φ0代表简谐运动的相位，φ0叫做初相。2．简谐运动的图象(1)如图所示：(2)物理意义：表示振动质点的位移随时间的变化规律。【知识点3】　弹簧振子、单摆及其周期公式　Ⅰ简谐运动的两种模型【知识点4】　受迫振动和共振　Ⅰ1．自由振动、受迫振动和共振的比较2．共振曲线如图所示的共振曲线，曲线表示受迫振动的振幅A(纵坐标)随驱动力频率f(横坐标)的变化而变化。驱动力的频率f跟振动系统的固有频率f0相差越小，振幅越大；驱动力的频率f等于振动系统的固有频率f0时，振幅最大。【知识点5】　实验：用单摆测定重力加速度1.实验原理由单摆的周期公式T＝2π，可得出g＝l，测出单摆的摆长l和振动

3、周期T，就可求出当地的重力加速度g。2．实验器材带中心孔的小钢球、约1m长的细线、带有铁夹的铁架台、游标卡尺、毫米刻度尺、停表。3．实验步骤(1)做单摆取约1m长的细线穿过带中心孔的小钢球，并打一个比小孔大一些的结，然后把线的另一端用铁夹固定在铁架台上，让摆球自然下垂，如图所示。(2)测摆长用毫米刻度尺量出摆线长L(精确到毫米)，用游标卡尺测出小球直径D，则单摆的摆长l＝L＋。(3)测周期将单摆从平衡位置拉开一个角度(小于5°)，然后释放小球，记下单摆摆动30～50次全振动的总时间，算出平均每摆动一次的时间，即为单摆的振动周期。(4)改变摆长，重做几次实验。(5)数据处理①公式法：g＝。②图

4、象法：画lT2图象。g＝4π2k，k＝＝。4．注意事项(1)悬线顶端不能晃动，需用夹子夹住，保证悬点固定。(2)单摆必须在同一平面内振动，且摆角小于10°。(3)选择在摆球摆到平衡位置处时开始计时，并数准全振动的次数。(4)小球自然下垂时，用毫米刻度尺量出悬线长L，用游标卡尺测量小球的直径，然后算出摆球的半径r，则摆长l＝L＋r。(5)选用1m左右难以伸缩的细线。板块二　考点细研·悟法培优　　　　　　　　　　　　　　　　　考点1简谐运动的五个特征[深化理解]1．动力学特征F＝－kx，“－”表示回复力的方向与位移方向相反，k是比例系数，不一定是弹簧的劲度系数。2．运动学特征做简谐运动的物体加速

5、度与物体偏离平衡位置的位移大小成正比而方向相反，为变加速运动，远离平衡位置时，x、F、a、Ep均增大，v、Ek均减小，靠近平衡位置时则相反。3．运动的周期性特征相隔T或nT的两个时刻，物体处于同一位置且振动状态相同。4．对称性特征(1)时间对称性：相隔或(n为正整数)的两个时刻，物体位置关于平衡位置对称，位移、速度、加速度大小相等，方向相反。如图所示：O为平衡位置，A、B为振子偏离平衡位置最大位移处，振子t时刻在C点，t＋时刻运动到D点，则位移xD＝－xC，速度vD＝－vC，aD＝－aC。(2)空间对称性：如图所示，振子经过关于平衡位置O对称的两点P、P′(OP＝OP′)时，速度的大小、动能

6、、势能相等，相对于平衡位置的位移大小相等。此外，振子由P到O所用时间等于由O到P′所用时间，即tPO＝tOP′。振子往复过程中通过同一段路程(如OP段)所用时间相等，即tOP＝tPO。5．能量特征振动的能量包括动能Ek和势能Ep，简谐运动过程中，系统动能与势能相互转化，系统的机械能守恒。例1　(多选)如图所示，一个质点在平衡位置O点附近做机械振动。若从O点开始计时，经过3s质点第一次经过M点，继续运动，又经过2s它第二次经过M点，则该质点第三次经过M点还需要的时间是(　　)A．8sB．4sC．14sD.s(1)连续经过相同位置时的两个不同时刻，相同的量是什么？不同的量是什么？提示：相同的量：

7、位移、回复力、加速度、动能、弹性势能；不同的量：速度(大小相等，方向相反)。(2)从第一次经过M点到第三次经过M点是多长时间？提示：一个周期。尝试解答　选CD。如图所示，设a、b两点为质点振动过程的最大位移处，若开始计时时刻，质点从O点向右运动，O→M过程历时3s，M→b→M运动过程历时2s，显然，＝4s，T＝16s。质点第三次经过M点还需要的时间Δt3＝T－2s＝14s，C正确。若开始计时时刻，质点从O点向