2022届高考物理一轮复习选修3_4第一章第1讲机械振动课件新人教版

(3)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态相 同。 (4)对称性特征： ①如图所示，振子经过关于平衡位置 O 对称的两点 P、P′(OP＝OP′)时，振 子的速度大小、动能、势能相等，相对于平衡位置的位移大小相等。
②振子由 P 到 O 所用时间等于由 O 到 P′所用时间，即 tPO＝tOP′。
(3)在飞机的发展史中有一个阶段，飞机上天后不久，飞机的机翼(翅膀)很快
就抖动起来，而且越抖越厉害。后来经过人们的探索，利用在飞机机翼前缘
处装置一个配重杆的方法，解决了这一问题。在飞机机翼前装置配重杆的目
的主要是
()
A.加大飞机的惯性
B.使机体更加平衡
C.使机翼更加牢固
D.改变机翼的固有频率
【解析】选D。飞机振动的原因是气流使机翼的振动周期与机翼的固有周期相 互接近发生了共振现象，通过装置一个配重杆的方法改变固有周期，从而避免 共振的发生，D对。
③振子往复过程中通过同一段路程(如 OP 段)所用时间相等，即 tOP＝tPO。
T （2n＋1）T
④相隔2 或 2
(n 为正整数)的两个时刻，振子位置关于平衡位置对
称，位移、速度、加速度大小相等，方向相反。
(5)能量特征：振动的能量包括动能 Ek 和势能 Ep，简谐运动过程中，系统动能
与势能相互转化，系统的机械能守恒。
A.摆球受重力、摆线的拉力两个力作用 B.摆球的回复力最大时，向心力为零；回复力为零时，向心力最大 C.摆球的回复力最大时，摆线中的拉力大小比摆球的重力大 D.摆球的向心力最大时，摆球的加速度方向沿摆球的运动方向 E.摆球由最大位移处向平衡位置运动时回复力逐渐减小，向心力逐渐增大
【解析】选A、B、E。单摆在运动过程中，摆球受重力和摆线的拉力，故A正确。 重力垂直于摆线的分力提供回复力。当回复力最大时，摆球在最大位移处，速 度为零，向心力为零，则拉力小于重力；在平衡位置处，回复力为零，速度最 大，向心力最大，摆球的加速度方向沿摆线指向悬点，故C、D错误，B正确。 摆球由最大位移处向平衡位置运动时，回复力逐渐减小，向心力逐渐增大，E 正确。
C．t＝3 s时，振子的速度为负的最大值，加速度为零
D．t＝4 s时，振子的速度为正，加速度为负的最大值
【解析】选A。简谐运动中，质点在平衡位置处的振动速度最大，加速度为零， 质点在偏离平衡位置位移最大处的速度为零，加速度最大，且加速度方向始终 指向平衡位置，A选项正确，B、C、D选项错误。
(2)(多选)关于单摆摆球在运动过程中的受力，下列结论正确的是 ()
【典例 1】
如图所示，盛水(水的密度为 ρ1)容器的水面上漂浮着一块质量分布均匀的高 为 h、底面积为 S 的长方体木块(密度为 ρ2)，浸入水中的深度为 a，O 为木块 重心，现在将木块相对于原来静止的位置轻轻按下距离 A(木块没有完全浸 没)，木块就在水面上下振动(木块始终没有离开水面)，不考虑任何阻力，重 力加速度为 g，试证明木块做简谐运动。
关键能力·分层突破
考点一 简谐运动的规律 (综合迁移类) 【核心必备】 1．简谐运动的规律归纳： (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。
条件：驱动力的频率等于系统的_固__有__频__率__。 特征：振幅最大。
【小题快练】
1．判一判
(1)简谐运动的平衡位置就是质点所受合力为零的位置。
(× )
(2)做简谐运动的质点先后通过同一点，回复力、速度、加速度、位移都是相
同的。
(× )
(3)单摆在任何情况下的运动都是简谐运动。
(× )
(4)对单摆模型，细线的质量及伸缩均不计。
长度相比可以忽略，且摆角小于_5_°__时的装置。
2．周期公式：
【情境转换】 如图，轻细线下挂着一个小球，开始把小球在竖直面内拉开较小一段距离，
放手后小球在竖直面内运动。小球在P处和O处的回复力分别是多大？
提示：在P处，F回＝mg sin θ；在O处，F回＝0。
1.定义：在驱动力作用下的振动。 2.频率：受迫振动的频率等于_驱__动__力__的频率，与系统的_固__有__频__率__无关。 3.共振：
(√ )
(5)物体做受迫振动时，其振动频率与固有频率无关。
(√ )
(6)物体受迫振动的频率与驱动力的频率无关。
(× )
2.练一练
(1)某弹簧振子沿x轴的简谐振动图象如图所示，Leabharlann 下列描述正确的是()
A．t＝1 s时，振子的速度为零，加速度为负的最大值
B．t＝2 s时，振子的速度为负，加速度为正的最大值
2．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。
【典题突破】 对简谐运动、回复力的理解
第1讲 机 械 振 动
必备知识·自主排查
【知识再现】 一、简谐运动
1.图示：
2.定义：质点的位移与时间的关系遵从_正__弦__函__数__的规律，即它的振动图象 (x-t图象)是一条正弦曲线。
3．描述： 表达式：动力学表达式为F ＝ _－__k_x_，运动学表达式为 x＝___A_s_i_n_(_ω__t_＋__φ__)___。 回复力：指向平衡位置，与位移成_正__比__且方向相反。 图象：质点偏离平衡位置的位移与时间的关系是一条_正__弦__(_余__弦__)_曲线。
【情境转换】
如图所示，在弹簧振子的小球上固定一记录用的铅笔P，在下面放一条白纸带，
铅笔可在纸上留下痕迹。
(1)振子振动时白纸不动，画出的轨迹是怎样的？ (2)振子振动时匀速拖动白纸，画出的轨迹又是怎样的？ 提示：(1)是一条平行于小球运动方向的线段。 (2)是一条正弦曲线。
二、单摆
1.定义：如图所示，细线的质量和小球相比可以忽略，小球的直径和细线的