专题10.1 机械振动 学案(原卷版+解析版) 2024年高考物理一轮复习讲练测(新教材新高考通用)

中小学教育资源及组卷应用平台 专题10.1　机械振动 1.物理观念： （1）知道简谐运动的概念，理解简谐运动的表达式和图象。 （2）.知道什么是单摆，熟记单摆的周期公式. （3）.理解受迫振动和共振的概念，了解产生共振的条件.。 2.科学思维： （1）.通过实验，认识简谐运动的特征、能用公式和图像描述简谐运动。 （2）通过实验，认识受迫振动的特点。了解产生共振的条件及其应用。 3.科学态度与责任： 通过理论推导和实验，能解释生产生活中的有关现象。 【知识点一】简谐运动的特征 简谐运动 1.定义：如果物体在运动方向上所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成正比，并且总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动. 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：使物体在平衡位置附近做往复运动的力. （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．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代表简谐运动的快慢，ωt＋φ0代表简谐运动的相位，φ0叫做初相． 5．图象 （1）从平衡位置开始计时，函数表达式为x＝Asin ωt，图象如图甲所示． （2）从最大位移处开始计时，函数表达式为x＝Acos ωt，图象如图乙所示． 【方法总结】分析简谐运动的技巧 1．分析简谐运动中各物理量的变化情况时，一定要以位移为桥梁，位移增大时，振动质点的回复力、加速度、势能均增大，速度、动能均减小；反之，则产生相反的变化。另外，各矢量均在其值为零时改变方向。 2．分析过程中要特别注意简谐运动的周期性和对称性。 （2023 房山区二模）如图甲所示，弹簧振子的平衡位置为O点，在A、B两点之间做简谐运动。取向右为正方向，以振子从A点开始运动的时刻作为计时起点，振子的位移x随时间t的变化如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．t＝0.4s时，振子的速度方向向左 B．t＝0.8s时，振子的加速度方向向右 C．t＝0.8s到t＝1.2s的时间内，振子的回复力逐渐增大 D．t＝1.2s到t＝1.6s的时间内，振子的动能逐渐减小 （2023 丰台区一模）图甲为水平放置的弹簧振子，图乙为该弹簧振子的频闪照片。拍摄时底片沿着垂直于小球振动的方向从下向上匀速运动。图乙中M为t1时刻拍摄的小球的像，N为t2时刻拍摄的小球的像，不计阻力。下列说法正确的是（　　） A．小球在t1、t2时刻的加速度方向相同 B．增大底片匀速运动的速度，同样尺寸的底片上拍摄小球像的个数减少 C．小球从t1时刻运动至平衡位置的时间大于从t2时刻运动至平衡位置的时间 D．从t1时刻到t2时刻的过程中，弹簧的弹性势能逐渐减小，小球的动能逐渐增大 （2023 荔湾区校级三模）如图所示是某水平弹簧振子做简谐运动的x﹣t图像，M、P、N是图像上的3个点，分别对应t1、t2、t3时刻。下列说法正确的是（　　） A．该振子的周期是0.2s，振幅是8cm B．在t2时刻振子的速度方向就是图像上P点的切线方向 C．在t1到t2过程振子的速度先增大后减小 D．在t2到t3过程振子的加速度逐渐减小 【知识点二】简谐运动的两种模型 简谐运动的两种模型归纳 模型 弹簧振子 单摆 示意图 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）无空气阻力等 （3）最大摆角小于等于5° 回复力 弹簧的弹力提供 摆球重力沿与摆线垂直方向（即切向）的分力 平衡位置 弹簧处于原长处 最低点 周期 与振幅无关 T＝2π 能量 转化 弹性势能与动能的相互转化，系统的机械能守恒 重力势能与动能的相互转化，机械能守恒 （2023 石家庄模拟）如图甲所示，O点为单摆的固定悬点，在其 ... ...