2018年高考物理一轮复习专题121机械振动教学案

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1、专题12.1机械振动考情解读1•知道简谐运动的概念，理解简谐运动的表达式和图彖.2.知道什么是单摆，知道在摆角较小的情况下单摆的运动是简谐运动，熟记单摆的周期公式.3.理解受迫振动和共振的概念，学握产生共振的条件.重点知识梳理一、简谐运动单摆、单摆的周期公式1.简谐运动(1)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)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屈于效果力，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)简谐运动的特征①动

2、力学特征：F^=~kx.②运动学特征：/、人臼均按正弦或余弦规律发生周期性变化(注意孑、白的变化趋势相反)。③能量特征：系统的机械能守恒，振幅力不变。2.简谐运动的两种模型模型弹簧振子单摆不意图1弹赞振子(水平)简谐运动条件(1)弹簧质量可忽略(2)无摩擦等阻力(3)在弹簧弹性限度内(1)摆线为不可伸缩的轻细线(2)无空气等阻力(3)最大摆角小于10°回复力弹簧的弹力提供摆球重力沿与摆线垂直(即切向)方向的分力平衡位置弹簧处于原长处最低点周期与振幅无关7=271£能量转化弹性势能与动能的相互转化，机械能守恒重力势能与动能的相互转化，机械能守恒二、简谐运

3、动的公式和图象1.简谐运动的表达式(1)动力学表达式：F=_kx,其中“一”表示回复力与位移的方向相反。(2)运动学表达式:x=*sin(讥+0),其中/I代表振幅,3=2兀f表示简谐运动的快慢,(t+/)代表简谐运动的相位，0叫做初相。2.简谐运动的图象(1)从平衡位置开始计时，函数表达式为x=Asin讥,图象如图1甲所示。甲乙图1(2)从最大位移处开始计时，函数表达式为x=^cos3t,图象如图1乙所示。三、受迫振动和共振1.受迫振动系统在驱动力作用下的振动。做受迫振动的物体，它做受迫振动的周期(或频率)等于驱动力的周期(或频率)，而与物体的固有周

4、期(或频率)无关。2.共振做受迫振动的物体，它的固有频率与驱动力的频率越接近，其振幅就越大，当二者相等时，振幅达到最大，这就是共振现彖。共振曲线如图2所示。高频考点突破高频考点一简谐运动的规律例1.关于简谐运动的位移、加速度和速度的关系，下列说法中正确的是（）A.位移减小时，加速度减小，速度也减小B.位移方向总是与加速度方向相反，与速度方向相同C.物体的运动方向指向平衡位置时，速度方向与位移方向相反；背离平衡位置时，速度方向与位移方向相同D.物体向负方向运动时，加速度方向与速度方向相同；向正方向运动时，加速度方向与速度方向相反答案C解析位移减小时，加速

5、度减小，速度增大，A错误；位移方向总是与加速度方向相反，与速度方向有时相同，有时相反，B、D错误，C正确.【变式探究】（多选）做简谐运动的物体，当它每次经过同一位置时，相同的物理量是（）A.位移B.速度C.加速度D.回复力E.动量解析:简谐运动的位移是指由平衡位蚤指向物体所在位置的有向线段，物体经过同一位羞时，运动位移一定相同，选项A正确；回复力产生加速度，回复力与位移满足尸=-航的关系，只要位移相同，回复力一定相同〉回复力产生的加速度也一定相同，选项C、D正确：经过同一位置〉可能远离平衡位羞，也可能靠近平衡位乱因此，速度的方向可能相反，选项B、E错误

6、。答案：ACD【举一反三】如图4所示，一单摆悬于0点，摆长为厶若在0点的正下方的0’点钉一个光滑钉子，使0"=2,将单摆拉至〃处释放，小球将在爪B、C间來冋振动，若振动中摆线与竖直方向夹角小于5。，则此摆的周期是（）A.2nLD.解析根据a叫该单摆有扌周期摆长为6扌周期摆长为殳，故&叭占+訂£=臥/+＞故D正确.高频考点二简谐运动的图象例2.—个弹簧振子沿/轴做简谐运动，取平衡位置0为/轴坐标原点.从某时刻开始计时，经过四分Z—周期，振子具有沿x轴正方向的最大加速度.能正确反映振子位移x与时间十关系的图彖是（）答案AaA解析如图所示，0为平衡位置,由题

7、意知振子应在昇处，位移x为负的最大值.D十=*寸，振子具有正向最大加速度，故此时分析各图象知，只有A项正确.【变式探究】如图7甲所示，弹簧振子以。点为平衡位置，在久〃两点之间做简谐运动•取向右为正方向,振子的位移/随时间t的变化图象如图乙所示，下列说法正确的是（）/^7777777777777^/7777777777777^77AOB屮A.十=0・8B.Z=0.2C.r=o.4D.广=0.4s时，振子在0点右侧6cm处S时，振子的速度方向向左s和t=1.2s时，振子的加速度完全相同s到t=0・8s的时间内，振子的速度逐渐减小答案A解析从t=0.8s时起

8、，再过一段微小时间，振子的位移为负值，因为取向右为正方向，5n故t=0.8s时，速度方向向左，