2025版高考物理一輪復(fù)習(xí)第一章機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波1機(jī)械振動(dòng)學(xué)案選修3-4

PAGE3-機(jī)械振動(dòng)必備學(xué)問一、簡諧運(yùn)動(dòng)1.簡諧運(yùn)動(dòng)的規(guī)律:質(zhì)點(diǎn)所受的力與它偏離平衡位置位移的大小成正比,并且總是指向平衡位置。2.平衡位置:物體在振動(dòng)過程中回復(fù)力為零的位置。3.回復(fù)力:使物體返回到平衡位置的力,方向總是指向平衡位置。屬于效果力,可以是某一個(gè)力,也可以是幾個(gè)力的合力或某個(gè)力的分力。4.描述簡諧運(yùn)動(dòng)的物理量:物理量定義意義位移由平衡位置指向質(zhì)點(diǎn)所在位置的有向線段描述質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)中某時(shí)刻的位置相對(duì)于平衡位置的位移振幅振動(dòng)物體離開平衡位置的最大距離描述振動(dòng)的強(qiáng)弱和能量周期振動(dòng)物體完成一次全振動(dòng)所需時(shí)間描述振動(dòng)的快慢,兩者互為倒數(shù):T=1頻率振動(dòng)物體單位時(shí)間內(nèi)完成全振動(dòng)的次數(shù)相位ωt+φ描述周期性運(yùn)動(dòng)在各個(gè)時(shí)刻所處的不同狀態(tài)二、簡諧運(yùn)動(dòng)的公式與圖像1.動(dòng)力學(xué)表達(dá)式:F=-kx,其中“-”表示回復(fù)力與位移的方向相反。2.運(yùn)動(dòng)學(xué)表達(dá)式:x=Asin(ωt+φ),其中A代表振幅,ω=2πf表示簡諧運(yùn)動(dòng)的快慢,ωt+φ代表簡諧運(yùn)動(dòng)的相位,φ叫作初相。3.圖像:從隨意位置處起先計(jì)時(shí),函數(shù)的表達(dá)式為x=Asin(ωt+φ),圖像如圖所示。三、簡諧運(yùn)動(dòng)的兩種模型的比較模型彈簧振子單擺簡諧運(yùn)動(dòng)條件(1)彈簧質(zhì)量可忽視(2)無摩擦等阻力(3)在彈簧彈性限度內(nèi)(1)擺線為不行伸縮的輕細(xì)線(2)無空氣阻力(3)最大擺角很小回復(fù)力彈簧的彈力供應(yīng)擺球重力沿圓弧切線方向的分力平衡位置彈簧處于原特長最低點(diǎn)周期與振幅無關(guān)T=2πl(wèi)四、受迫振動(dòng)和共振1.三種振動(dòng)形式的比較:振動(dòng)類型比較項(xiàng)目自由振動(dòng)受迫振動(dòng)共振受力狀況僅受回復(fù)力周期性驅(qū)動(dòng)力作用周期性驅(qū)動(dòng)力作用振動(dòng)周期或頻率由系統(tǒng)本身性質(zhì)確定,即固有周期或固有頻率由驅(qū)動(dòng)力的周期或頻率確定,即T=T驅(qū)或?=f驅(qū)T驅(qū)=T0或?驅(qū)=f0振動(dòng)能量振動(dòng)物體的機(jī)械能不變由產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力的物體供應(yīng)振動(dòng)物體獲得的能量最大2.受迫振動(dòng)中系統(tǒng)能量的改變:受迫振動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械能不守恒,系統(tǒng)與外界時(shí)刻進(jìn)行能量交換?；A(chǔ)小題1.推斷下列題目的正誤。(1)簡諧運(yùn)動(dòng)是勻變速運(yùn)動(dòng)。 ()(2)做簡諧運(yùn)動(dòng)的物體位移減小時(shí),加速度減小,速度也減小。 ()(3)簡諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力可以是恒力。 ()(4)物體做受迫振動(dòng)時(shí),其振動(dòng)頻率與固有頻率無關(guān)。 ()提示:(1)×。簡諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力周期性改變,故做簡諧運(yùn)動(dòng)物體的加速度不斷改變,是變加速運(yùn)動(dòng)。(2)×。做簡諧運(yùn)動(dòng)的物體位移減小時(shí),加速度減小,速度增大。(3)×?；貜?fù)力與位移成正比,簡諧運(yùn)動(dòng)的位移不斷改變,回復(fù)力是變力。(4)√。受迫振動(dòng)的周期和頻率等于驅(qū)動(dòng)力的周期和頻率,與物體的固有周期和頻率無關(guān)。2.(教材改編題)(多選)如圖所示為某物體做簡諧運(yùn)動(dòng)的圖像,下列說法正確的是 ()A.0.6s時(shí)刻與1.2s時(shí)刻物體的回復(fù)力相同B.0.2s時(shí)刻與1.0s時(shí)刻物體的速度相同C.0.1～0.3s時(shí)間內(nèi)物體加速度在增大D.0.3～0.5s時(shí)間內(nèi)物體的勢(shì)能在增大【解析】選A、B、D。由圖像可知,0.6s時(shí)刻與1.2s時(shí)刻物體的位移相同,由F=-kx可得物體的回復(fù)力相同,A正確;0.2s時(shí)刻與1.0s時(shí)刻物體圖像的斜率相同,即物體的速度相同,