第二章機械振動前三節(jié)復(fù)習(xí)學(xué)案高二上學(xué)期物理人教版選擇性

《機械振動》前三節(jié)復(fù)習(xí)一．課標(biāo)解讀課標(biāo)要求素養(yǎng)要求基礎(chǔ)鞏固，提升對簡諧振動的認知2.通過對簡諧振動的認知，弄通描述簡諧振動物理量之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。提升學(xué)生的處理問題的能力1.科學(xué)思維：會利用運動學(xué)，動力學(xué)知識認知簡諧振動。2.科學(xué)探究：通過各物理量之間的關(guān)系認知簡諧振動的特點。一：基礎(chǔ)回顧：1.簡諧運動的回復(fù)力(1)簡諧運動的動力學(xué)定義：如果______所受的力與它偏離平衡位置位移的大小成______，并且總是指向________，質(zhì)點的運動就是簡諧運動。(2)回復(fù)力的方向跟振子偏離平衡位置的位移方向______，總是指向__________，它的作用是使振子能夠______平衡位置。(3)表達式：__________，即回復(fù)力與物體的位移大小成正比，負號表明____________，k是常數(shù)。對于彈簧振子，k為彈簧的__________。2.簡諧運動的能量(1)振子的速度與動能：______不斷變化，______也在不斷變化。(2)彈簧形變量與勢能：彈簧形變量在______，因而勢能也在______。(3)簡諧運動過程是一個動能和勢能不斷變化的過程，在任意時刻振動物體的總機械能不變。在平衡位置處，動能_______，勢能________；在最大位移處，勢能________，動能______。振動的機械能與______有關(guān)，振幅______，機械能就________。3.簡諧運動中機械能的轉(zhuǎn)化與守恒(1）簡諧運動過程中動能和勢能不斷地發(fā)生轉(zhuǎn)化。在平衡位置時，動能最______，勢能最______；在位移最大時，勢能最______，動能最______。在任意時刻動能和勢能的總和__________(相等或不相等)。二：課堂檢測（一）：單選題1.如圖所示，一升降機在箱底裝有若干彈簧，設(shè)在某次事故中，升降機吊索在空中斷裂，忽略摩擦力，則升降機在從彈簧下端觸地后直到最低點的運動過程中()A．升降機的速度不斷減小B．升降機的加速度不斷變大C．升降機的加速度最大值等于重力加速度值D．升降機的加速度最大值大于重力加速度值2．關(guān)于簡諧運動下列說法正確的是()A．簡諧運動一定是水平方向的運動B．所有的振動都可以看做是簡諧運動C．物體做簡諧運動時一定可以得到正弦曲線形的軌跡線D．只要振動圖像是正弦曲線，物體一定做簡諧運動3.如圖甲所示,彈簧振子以O(shè)點為平衡位置,在A、B兩點之間做簡諧運動,取向右為正方向,振子的位移x隨時間t的變化如圖乙所示,下列說法正確的是()A.t=0.2s時,振子在O點右側(cè)6cm處B.t=0.6s和t=1.4s時,振子的速度完全相同C.t=0.8s時,振子的速度方向向左D.t=0.4s到t=0.8s的時間內(nèi),振子的位移和速度都逐漸減小4.如圖所示，彈簧振子上下振動，白紙以速度v向左勻速運動，振子所帶墨筆在白紙上留下如圖曲線，建立如圖所示坐標(biāo)，y1、y2、x0、2x0為紙上印跡的位置坐標(biāo)，則(D)A.該彈簧振子的振動周期為2x0B.該彈簧振子的振幅為y1C.該彈簧振子的平衡位置在彈簧原長處 D.該彈簧振子的圓頻率為πv/x05.如圖是某質(zhì)點做簡諧運動的振動圖象。根據(jù)圖象中的信息,判斷下列說法正確的是()A.質(zhì)點離開平衡位置的最大距離為10cmB.在1.5s和2.5s這兩個時刻,質(zhì)點的位移相同C.在1.5s和2.5s這兩個時刻,質(zhì)點的速度相同D.質(zhì)點在0.5s內(nèi)通過的路程一定是10cm（二）多選題6.(多選)在物體做簡諧運動的過程中，t1、t2兩時刻物體分別處在關(guān)于平衡位置對稱的兩點，則從t1至t2這段時間物體的()A．t1、t2兩時刻動能一定相同B．t1、t2兩時刻勢能一定相同C．速度一定先增大，后減小D．加速度可能先增大，后減小，再增大7.(多選)如圖所示，為某物體做簡諧運動的圖像，下列說法中正確的是()A．由P→Q位移在增大B．由P→Q速度在增大C．由M→N位移是先減小后增大D．由M→N位移始終減小8.(多選)(2019·陜西西安市聯(lián)考)下列關(guān)于簡諧運動的說法正確的是()A．速度和加速度第一次同時恢復(fù)為原來的大小和方向所經(jīng)歷的過程為一次全振動B．位移的方向總跟加速度的方向相反，跟速度的方向相同C．一個全振動指的是動能或勢能第一次恢復(fù)為原來的大小所經(jīng)歷的過程D．位移減小時，加速度減小，速度增大9．(多選)如圖所示，一質(zhì)點在平衡位置O點附近做簡諧運動，若從質(zhì)點通過O點時開始計時，經(jīng)過0.9s質(zhì)點第一次通過M點，繼續(xù)運動，又經(jīng)過0.6s質(zhì)點第二次通過M點，該質(zhì)點第三次通過M點經(jīng)過的時間可能是()A.1sB．1.2sC．2.4sD．4.2s二：計算題（每題20分，共40分）10.如圖所示，勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧上端懸掛在天花板上，下端連接一個質(zhì)量為M的物體A，A下面用細線懸掛一質(zhì)量為m＝0.5kg的物體B，此時系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)剪斷細線使B自由下落，當(dāng)物體A向上運動第一次到達最高點時，彈簧對A的拉力大小恰好等于mg。已知k＝100N/m，g取10m/s2且A、B可視作質(zhì)點。求：(1)物體A的質(zhì)量M是多少？(2)A做簡諧運動的振幅是多少？11．如圖所示為一彈簧振子的振動圖象,求:①從計時開始經(jīng)多長時間第一次達到彈性勢能最大?②在2～3s這段時間內(nèi)彈簧振子的加速度、速度、動能和彈性勢能各怎樣變化?③該振子在前100s內(nèi)的總位移是多少?路程是多少?答案：1.【解析】由對稱性可知，物體分別處在關(guān)于平衡位置對稱的兩點，速度大小相同，動能相等，A正確．由機械能守恒知勢能也一定相等，B正確．如果t1時刻物體向最大位移處運動，再回到該點后向t2時刻的位置運動，則速度是先減小再增大再減小，位移先增大再減小再增大，加速度先增大再減小再增大，故C錯，D正確．2.【解析】從彈簧接觸地面開始分析，升降機做簡諧運動(簡化為如圖中小球的運動)，在升降機從A→O的運動過程中，速度由v1增大到最大vm，加速度由g減小到零，當(dāng)升降機運動到A的對稱點A′(OA＝OA′)時，速度也變?yōu)関1(方向豎直向下)，加速度為g(方向豎直向上)，升降機從O→A′的運動過程中，速度由最大vm減小到v1，加速度由零增大到g，從A′點運動到最低點B的過程中，速度由v1減小到零，加速度由g增大到a(a>g)，故答案為D選項3.【解析】:物體的簡諧運動并不一定只在水平方向發(fā)生，各個方向都有可能發(fā)生，A錯．回復(fù)力滿足F＝－kx的振動才是簡諧運動，B錯．物體做簡諧運動時，位移隨時間按照正弦規(guī)律變化，軌跡是直線，C錯．物體振動的圖像是正弦曲線，回復(fù)力就一定滿足F＝－kx，一定是做簡諧運動，D對．4.【解析】在0～0.4s內(nèi),振子做變減速運動,不是勻速運動,所以t=0.2s時,振子不在O點右側(cè)6cm處,故A錯誤。由圖象乙知t=0.6s和t=1.4s時,振子的速度大小相等,方向相反,故B錯誤。t=0.8s時,圖象的斜率為負,說明振子的速度為負,即振子的速度方向向左,故C正確。t=0.4s到t=0.8s的時間內(nèi),振子的位移減小,正向平衡位置靠近,速度逐漸增大,故D錯誤。5.【解析】D6.【解析】由振動圖象可知,質(zhì)點離開平衡位置的最大距離為10cm,選項A正確;在1.5s和2.5s這兩個時刻,質(zhì)點的位移等大反向,則選項B錯誤;在1.5s和2.5s這兩個時刻,圖象的斜率相同,則質(zhì)點的速度相同,選項C正確;0.5s=QUOTE,則質(zhì)點在0.5s內(nèi)通過的路程一定不是一個最大位移大小10cm,選項D錯誤。故選：AC。7.【解析】物體經(jīng)過平衡位置向正方向運動，先后經(jīng)過P、Q兩點，故位移增大，速度減?。晃矬w從正方向最大位移處向負方向運動，先后經(jīng)過M、N兩點，且N點在平衡位置另一側(cè)，故從M→N位移先減小后增大．8.【解析】速度和加速度第一次同時恢復(fù)為原來的大小和方向所經(jīng)歷的過程為一次全振動，故A正確；回復(fù)力與位移方向相反，故加速度和位移方向相反，但速度方向可以與位移方向相同，也可以相反，故B錯誤；一次全振動過程中，動能和勢能均會有兩次恢復(fù)為原來的大小，故C錯誤；當(dāng)位移減小時，回復(fù)力減小，則加速度在減小，物體正在返回平衡位置，速度在增大，故D正確。9.【解析】選A、D。若質(zhì)點開始運動的方向向左，再向M點運動，運動路線如圖1所示。得到振動的周期為：T＝0.9s＋0.6s＋eq\f(1,3)×(0.9s－0.6s)＝1.6s。質(zhì)點從第二次經(jīng)過M點到第三次經(jīng)過M點的時間：t＝T－0.6s＝1.6s－0.6s＝1.0s；若質(zhì)點開始運動的方向向右直接向M點運動，如圖2，振動的周期為T＝4×(0.9s＋eq\f(0.6,2)s)＝4.8s。質(zhì)點從第二次經(jīng)過M點到第三次經(jīng)過M點的時間：t＝T－0.6s＝4.8s－0.6s＝4.2s；故A、D正確，B、C錯誤。10.【解析】(1)剪斷細線的瞬間，A做簡諧運動，在最低點時彈力是Mg＋mg，在最高點時是mg，其中點(即平衡位置)時為eq\f(Mg＋mg＋mg,2)＝Mg，可得：M＝2m＝2×0.5kg＝1kg(2)在最低點時物體A受到的合力為mg，因此振幅：A＝eq\f(mg,k)＝eq\f(0.5×10,100)m＝0.05m＝5cm答案：(1)1kg(2)5cm11.【解析】①由題圖知,在計時開始的時刻振子恰好以沿x軸正方向的速度通過平衡位置,此時彈簧振子有最大動能,隨著時間的延長,速度不斷減小,而位移逐漸增大,經(jīng)QUOTET,即1s,其位移達到最大,此時彈性勢能最大。②由題圖知,t=2s時,振子恰好通過平衡位置,此時加速度