高考物理一轮复习学案第45讲 机械振动和振动图象

第45讲 机械振动和振动图象(原卷版) 1、理解简谐振动过程中回复力、位移、速度、加速度等各物理量的变化规律、振动图象的物理意义， 2、知道简谐运动、单摆及周期公式、受迫振动 一、受迫振动和共振 1．受迫振动 (1)概念：系统在 的外力(驱动力)作用下的振动。 (2)振动特征：受迫振动的频率等于 的频率，与系统的固有频率无关。 2．共振 (1)概念：驱动力的频率等于系统的 时，受迫振动的振幅最大的现象。 (2)共振条件：驱动力的频率等于系统的 。 (3)特征：共振时 最大。 (4)共振曲线：如图12-1-1所示。 二、简谐运动 1．概念 质点的位移与时间的关系遵从 的规律，即它的振动图象(x?t图象)是一条 。 2．简谐运动的表达式 (1)动力学表达式：F＝－kx，其中“－”表示回复力与 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表示简谐运动的快慢，(ωt＋φ0)代表简谐运动的 ，φ0叫做初相位。 3．回复力 (1)定义：使物体返回到 的力。 (2)方向：时刻指向 。 (3)来源：振动物体所受的沿 的合力。 4．简谐运动的图象 振动图象表示的是简谐运动的质点 的位移与时间的关系，是一条正弦(或余弦)曲线，如图12-1-2所示。 图12-1-2 (2)由振动图象可以确定质点振动的 和周期，以及任意时刻质点的位移、振动方向和加速度的方向。如图12-1-2所示，t1时刻质点P的运动方向沿x轴负方向。 三、单摆 1．单摆的振动可视为简谐运动的条件：最大摆角小于10°。 2．单摆做简谐运动的周期公式：T＝2π。 3．单摆做简谐运动的周期(或频率)跟 及摆球质量无关，摆长l指悬点到摆球重心的距离，g为单摆所在处的重力加速度。 1. [多选]如图12-1-3所示为弹簧振子P在0～4 s内的振动图象，从t＝0开始　 (　　) A．再过1 s，该振子的位移是正的最大 B．再过1 s，该振子的速度方向沿正方向 C．再过1 s，该振子的加速度方向沿正方向 D．再过1 s，该振子的加速度最大 2．[多选]某质点做简谐运动，其位移随时间变化的关系式为x＝Asint，则该质点 (　　) A．第1 s末与第3 s末的位移相同 B．第1 s末与第3 s末的速度相同 C．3 s末至5 s末的位移方向都相同 D．3 s末至5 s末的速度方向都相同 3．做简谐运动的单摆摆长不变，若摆球质量增加为原来的4倍，摆球经过平衡位置时速度减小为原来的，则单摆振动的　 (　　) A．频率、振幅都不变 　　　　B．频率、振幅都改变 C．频率不变、振幅改变 D．频率改变、振幅不变 4．[多选]如图12-1-4所示为同一地点的两单摆甲、乙的振动图象，下列说法中正确的是(　　) A．甲、乙两单摆的摆长相等 B．甲摆的振幅比乙摆大 C．甲摆的机械能比乙摆大 D．在t＝0.5 s时有正向最大加速度的是乙摆 5．[多选]如图12-1-5所示，A球振动后，通过水平细绳迫使B、C振动，振动达到稳定时，下列说法中正确的是(　　) A．A、C振动周期相等 B．C的振幅比B的振幅小 C．C的振幅比B的振幅大 D．A、B、C的振动周期相等 6.[多选]如图12-1-6所示，某振动系统的固有频率为f0，在周期性驱动力的作用下做受迫振动，驱动力的频率为f。若驱动力的振幅保持不变，下列说法正确的是(　　) A．当ff0时，该振动系统的振幅随f减小而增大 C．该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f0 D．该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f 要点一　简谐运动的特征 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 简谐运动的加速度与物体偏离平衡位置的位移成正比而方向相反，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的两个时刻振子处于同一位置且振动状 ... ...