2018年高考物理 考点一遍过 专题63 机械振动

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1、专题63机械振动一、简谐运动的基本特征及应用1．简谐运动定义：物体在跟位移大小成正比并且总是指向平衡位置的回复力作用下的振动。2．五个概念（1）回复力：使振动物体返回平衡位置的力。（2）平衡位置：物体在振动过程中回复力为零的位置。（3）位移x：由平衡位置指向振动质点所在位置的有向线段，是矢量。（4）振幅A：振动物体离开平衡位置的最大距离，表示振动的强弱，是标量。（5）周期T和频率f：表示振动快慢的物理量。①单摆的周期②弹簧振子的周期与弹簧的劲度系数及弹簧振子的质量有关（）3．三个特征（1）受力特征：F=–kx（2）运动特征：（3）能量特征：系统机械能守恒4．简谐运

2、动的表达式（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+φ)，其中A代表振幅，ω=2πf表示简谐运动的快慢，（ωt+φ）代表简谐运动的相位，φ叫做初相。5．简谐运动的对称性（1）如图所示，振子经过关于平衡位置O对称（OP=OP′）的两点P、P′时，速度的大小、动能、势能相等，相对于平衡位置的位移大小相等。（2）振子由P到O所用时间等于由O到P′所用时间，即tPO=tOP' 。（3）振子往复运动过程中通过同一段路程（如OP段）所用时间相等，即tOP=tPO。二、单摆的回复力与周期1．受力特征：重力和细线

3、的拉力（1）回复力：摆球重力沿切线方向上的分力，F=–mgsinθ=–=–kx，负号表示回复力F与位移x的方向相反。（2）向心力：细线的拉力和重力沿细线方向的分力的合力充当向心力，F向=FT–mgcosθ。特别提醒：①当摆球在最高点时，向心力，绳子的拉力FT=mgcosθ。②当摆球在最低点时，向心力，F向最大，绳子的拉力。2．周期公式：（1）只要测出单摆的摆长L和周期T，就可以根据，求出当地的重力加速度g。（2）L为等效摆长，表示从悬点到摆球重心的距离，要区分摆长和摆线长，悬点实质为摆球摆动所在圆弧的圆心。摆动圆弧的圆心到摆球重心的距离。如图甲所示的双线摆的摆长l

4、=r+Lcosα。乙图中小球（可看作质点）在半径为R的光滑圆槽中靠近A点振动，其等效摆长为l=R。（3）g为当地的重力加速度。三、受迫振动和共振1．自由振动、受迫振动和共振的关系比较振动项目自由振动受迫振动共振受力情况仅受回复力受驱动力作用受驱动力作用振动周期或频率由系统本身性质决定，即固有周期T0或固有频率f0由驱动力的周期或频率决定，即T=T驱或f=f驱T驱=T0或f驱=f0振动能量振动物体的机械能不变由产生驱动力的物体提供振动物体获得的能量最大常见例子弹簧振子或单摆（θ≤5°）机械工作时底座发生的振动共振筛、声音的共鸣等2．对共振的理解（1）共振曲线：如图所

5、示，横坐标为驱动力频率f，纵坐标为振幅A。它直观地反映了驱动力频率对某振动系统受迫振动振幅的影响，由图可知，f与f0越接近，振幅A越大；当f=f0时，振幅A最大。（2）受迫振动中系统能量的转化：受迫振动系统机械能不守恒，系统与外界时刻进行能量交换。一弹簧振子振动过程中的某段时间内其加速度的值越来越小，则在这段时间内A．振子的速度越来越大B．振子的速度越来越小C．振子正在向平衡位置运动D．振子正在远离平衡位置【参考答案】AC【详细解析】弹簧振子加速度的值越来越小，位移也必然越来越小，说明振子正在向平衡位置运动，选项C正确，D错误；振子正在向平衡位置运动，振子的速度越

6、来越大，故A正确，B错误。【名师点睛】本题考查分析简谐运动过程中物理量变化的能力，抓住平衡位置和最大位移处的特点就能正确分析；弹簧振子的加速度与位移成正比，当振子的位移增大时，振子离开平衡位置，速度减小，加速度方向与速度方向相反。1．弹簧振子在光滑水平面上做简谐运动，在振子向着平衡位置运动的过程中A．振子的速度逐渐减小B．振子离开平衡位置的位移逐渐增大C．振子的速度逐渐增大D．振子的加速度逐渐增大【答案】C2．一个弹簧振子沿x轴做简谐运动，周期是1s，若取振子刚好经过平衡位置沿x轴正方向运动的时刻开始计时，那么经过0.7s以后的时刻A．振子正在做加速运动，加速度正

7、在增大B．振子正在做加速运动，加速度正在减小C．振子正在做减速运动，加速度正在增大D．振子正在做减速运动，加速度正在减小【答案】C【解析】将一个周期分成四个四分之一周期，由时间与周期的关系分析弹簧振子的运动情况。因为，而，因为取振子刚好经过平衡位置沿x轴正方向运动的时刻开始计时，所以0.7s时振子正在远离平衡位置向负向最大位移处运动，此时做减速运动，加速度在增大，C正确。细长轻绳下端拴一小球构成单摆，在悬挂点正下方处（细绳竖直下垂的中点处）有一个能挡住摆线的钉子A，如图所示，现将单摆向左方拉开一个小角度，然后无初速度地释放，对于以后的运动，下列说法正确的是A．摆球

8、往返运动一