2019年高考物理第十五章机械振动机械波第1讲机械振动学案

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高考物理一轮复习第十四章机械振动与机械波第1讲机械振动学案

——————————新学期新成绩新目标新方向——————————第1讲机械振动微知识1 简谐运动1．概念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。

2．回复力(1)定义：使物体返回到平衡位置的力。

(2)方向：时刻指向平衡位置。

(3)来源：振动物体所受的沿振动方向的合力。

3．描述简谐运动的物理量微知识2 简谐运动的公式和图象1．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＝A sin(ωt＋φ)，其中A代表振幅，ω＝2πf表示简谐运动的快慢，(ωt＋φ)代表简谐运动的相位，φ叫做初相。

2．图象(1)从平衡位置开始计时，函数表达式为x＝A sinωt，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＝A cosωt，图象如图乙所示。

微知识3 简谐运动的两种模型微知识4 受迫振动和共振1．自由振动、受迫振动和共振2.共振曲线由图知当f驱＝f0时振幅最大。

一、思维辨析(判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。

) 1．简谐运动是匀变速运动。

(×)2．简谐运动的回复力与位移大小成正比，方向相同。

(×)3．单摆在通过平衡位置时，摆球所受合外力为零。

(×)4．弹簧振子在振动过程中，每周期经过平衡位置两次。

(√) 5．物体做受迫振动时，其振动频率与固有频率无关。

(√)6．简谐运动的图象描述的是振动质点的轨迹。

(×)二、对点微练1．(简谐运动的特征)(多选)一个质点做简谐运动，当它每次经过同一位置时，一定相同的物理量是( ) A ．位移 B ．速度 C ．加速度D ．动能解析做简谐运动的质点，具有周期性。

质点每次经过同一位置时，位移一定相同；由于加速度与位移大小成正比、方向总是相反，所以加速度相同；速度的大小相同，但方向不一定相同(可能相同，也可能相反)，所以速度不一定相同，而动能相同。

2019年高考物理一轮复习第十五章机械振动机械波第1讲机械振动学案

第1讲机械振动板块一主干梳理•夯实基础【知识点1】简谐运动I1 •简谐运动的概念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。

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：使物体返回到平衡位置的力。

(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。

2n= 2n f表示简谐运动的快慢,4 •描述简谐运动的物理量【知识点2】简谐运动的公式和图象1.表达式(1)动力学表达式：F=—k x，其中"一”表示回复力与位移的方向相反。

⑵运动学表达式：x = A sin( 3 t + 0 0)，其中A代表振幅,表简谐运动的相位,2 •简谐运动的图象 ⑴如图所示：（2）物理意义：表示振动质点的位移随时间的变化规律。

【知识点3】弹簧振子、单摆及其周期公式简谐运动的两种模型0 0叫做初相。

模型弹簧拣子示意图简谐运动条件（1）弹簧质呈可忽略（2）无摩擦等B 阻力⑶住弹赞弹性限度内（1）摆线为不可伸缩的轻质细线（2）无空气阻力（3）最大摆角②冋复力弹簧的③弹力提供摆球⑷唾力沿与摆线垂直方向的分力彳匚策弹貰振子（水平｝【知识点4】受迫振动和共振如图所示的共振曲线，曲线表示受迫振动的振幅A(纵坐标)随驱动力频率f(横坐标)的变化而变化。

驱动力的频率f 跟振动系统的固有频率 f o 相差越小，振幅越大；驱动力的频率 f 等于振动系统的固有频率 f 。

时，振幅l 4 n由单摆的周期公式 T = 2 n : g ,可得出g =〒1，测出单摆的摆长I 和振动周期T ,就可求出当地的重力加速度g 。

2 •实验器材带中心孔的小钢球、约 1 m 长的细线、带有铁夹的铁架台、游标卡尺、毫米刻度尺、停表。

3.实验步骤(1) 做单摆取约1m 长的细线穿过带中心孔的小钢球，台上，让摆球自然下垂，如图所示。

(浙江选考)2019版高考物理大一轮复习第十章机械振动机械波第1讲机械振动学案

第1讲机械振动[考试标准]一、简谐运动的描述描述简谐运动的物理量二、简谐运动的回复力和能量 1.回复力(1)方向：总是指向平衡位置.(2)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. 2.能量特点弹簧振子运动的过程就是动能和势能相互转化的过程.(1)在最大位移处，势能最大，动能为零.(2)在平衡位置处，动能最大，势能最小.(3)在简谐运动中，振动系统的机械能守恒.自测1(多选)下列有关简谐运动的说法正确的是( )A.做简谐运动的物体，受到的回复力的方向总是指向平衡位置B.平衡位置就是加速度为零的位置C.弹簧振子振动过程中动能和弹性势能相互转化，系统总机械能守恒D.弹簧振子振动过程中，弹性势能增加时，弹簧的长度可能变短答案ACD三、简谐运动的两种模型自测2(多选)发生下列哪一种情况时，单摆周期会增大( )A.增大摆球质量B.增大摆长C.减小单摆振幅D.将单摆由山下移至山顶答案BD四、自由振动、受迫振动和共振的关系比较自测3(多选)研究单摆受迫振动规律时得到如图1所示的共振曲线，下列说法正确的是( )图1A.其纵坐标为振动位移B.其横坐标为固有频率C.单摆的固有周期为2 sD.图象的峰值表示单摆共振时的振幅答案CD命题点一简谐运动的规律1.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、E p均增大，v、E k均减小，靠近平衡位置时则相反.2.对称性特征：(1)如图2所示，振子经过关于平衡位置O对称的两点P、P′(OP＝OP′)时，速度的大小、动能、势能相等，相对于平衡位置的位移大小相等.图2(2)振子由P到O所用时间等于由O到P′所用时间，即t OP＝t OP′.3.能量特征：振动的能量包括动能E k和势能E p，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.例1(多选)如图3所示，在光滑地面上一弹簧振子在A、B间做简谐运动，平衡位置为O，已知该振子的固有频率为f ＝2 Hz.振子在振动过程中，下列说法正确的是( )图3A.振子在O 位置，动能最大，势能最大B.振子由A 位置向O 位置运动，加速度减小，速度增大C.振子由A 位置向O 位置运动，振幅减小，机械能减小D.如果施加一个f ＝2 Hz 的驱动力，该弹簧振子将发生共振现象答案 BD解析振子在O 点时弹簧的弹性势能是0，动能最大，故A 错误；振子从A 位置向O 位置运动过程中，位移减小，由a ＝－kxm可知加速度减小，振子的速度增大，所以动能逐渐增大，但振幅不变，机械能不变，故B 正确，C 错误；该振子的固有频率为f ＝2 Hz ，如果施加一个f ＝2 Hz 的驱动力，根据共振的条件可知，该弹簧振子将发生共振现象，故D 正确. 变式1 (多选)做简谐运动的物体，当它每次经过同一位置时，一定相同的物理量是( ) A.相对平衡位置的位移 B.速度 C.回复力和加速度 D.动能答案 ACD变式2 (多选)如图4所示，弹簧振子在B 、C 间振动，O 为平衡位置，BO ＝OC ＝5 cm ，若振子从B 到C 的运动时间是1 s ，则下列说法中正确的是( )图4A.振子从B 经O 到C 完成一次全振动B.振动周期是2 s ，振幅是5 cmC.经过两次全振动，振子通过的路程是20 cmD.从B 开始经过3 s ，振子通过的路程是30 cm 答案 BD解析振子从B →O →C 仅完成了半次全振动，所以周期T ＝2×1 s＝2 s ，振幅A ＝BO ＝5 cm.故A 错误，B 正确；振子在一次全振动中通过的路程为4A ＝20 cm ，所以两次全振动中通过的路程为40 cm ，3 s 的时间为1.5T ，所以振子通过的路程为30 cm.故C 错误，D 正确. 变式3 (多选)某处一单摆做简谐运动的振动方程为x ＝0.04cos 3.14t (m)，关于该单摆的叙述下列说法正确的是( ) A.该单摆的摆长约为1 mB.若该单摆被考察队携至珠穆朗玛峰的顶端，则其摆动变慢C.在t ＝1.2 s 时摆球正沿正方向做加速运动，加速度正在减小D.在0.25 s 时刻和1.25 s 时刻摆球沿相反方向经过同一位置答案 ABC解析单摆做简谐运动的振动方程为x ＝0.04cos 3.14t (m)，则ω＝3.14 rad/s ，该单摆的周期：T ＝2πω＝2×3.143.14s ＝2 s.由T ＝2πl g 得l ＝gT 24π2＝9.8×224×3.142 m≈1 m，故A 正确；若该单摆被考察队携至珠穆朗玛峰的顶端，重力加速度减小，根据周期公式T ＝2πlg可知，该单摆的周期增大，其摆动变慢，故B 正确；根据单摆做简谐运动的振动方程为x ＝0.04cos 3.14t (m)，可知开始时摆球在正的最大位移处，在t ＝1.2 s 时，12T <t <34T ，摆球正沿正方向做加速运动，加速度正在减小，故C 正确；0.25 s ＝18T ，而1.25 s ＝58T ，二者相差半个周期；由于开始时质点位于最大位移处，所以在0.25 s 时刻和1.25 s 时刻摆球不在同一位置，故D 错误.变式4 (多选)物体A 做简谐运动的振动方程是x A ＝3sin 100t m ，物体B 做简谐运动的振动方程是x B ＝5sin 100t m.比较A 、B 的运动( ) A.振幅是矢量，A 的振幅是6 m ，B 的振幅是10 m B.周期是标量，A 、B 周期相等，都为100 s C.A 振动的频率f A 等于B 振动的频率f B D.A 、B 的周期都为6.28×10－2s 答案 CD解析振幅是标量，A 、B 的振动范围分别是6 m 、10 m ，但振幅分别为3 m 、5 m ，A 错；A 、B 的周期均为T ＝2πω＝2π100 s ＝6.28×10－2s ，A 、B 的频率均为f ＝1T ＝50πHz ，B 错，C 、D 对.命题点二简谐运动的图象 1.振动图象提供的信息(1)由图象可以看出质点振动的振幅、周期. (2)可以确定某时刻质点离开平衡位置的位移. (3)可以确定各时刻质点的振动方向.(4)可以确定某时刻质点的回复力、加速度和速度的方向. (5)能够比较不同时刻质点的速度、加速度的大小. 2.振动图象的分析方法(1)首先，要理解位移—时间图象的意义，明确切线斜率的大小等于速度的大小，切线斜率的正负表示速度的方向.(2)其次，要把位移—时间图象与质点的实际振动过程联系起来，图象上的一个点表示振动中的一个状态(位置、振动方向等)，图象上的一段对应振动的一个过程.(3)解题关键是判断好平衡位置、最大位移及振动方向，读出振幅、周期，算出简谐运动的路程和位移.例2 (多选)(2016·浙江4月选考·15)摆球质量相等的甲、乙两单摆悬挂点高度相同，其振动图象如图5所示.选悬挂点所在水平面为重力势能的参考面，由图可知( )图5A.甲、乙两单摆的摆长之比是49B.t a 时刻甲、乙两单摆的摆角相等C.t b 时刻甲、乙两单摆的势能差最大D.t c 时刻甲、乙两单摆的速率相等答案 AC解析由题图可知T 甲T 乙＝8×238＝23，又因为T ＝2πl g ，所以摆长之比为49，A 正确；由于两摆线长度不同，在t a 时刻离开平衡位置位移相等的位置，两个单摆的摆角不相等，B 错误；因为甲的摆线短、摆幅大，所以甲上升的最大高度大于乙的，在t b 时刻，乙在平衡位置(最低处)，而甲在最高处，因此两者的势能差是最大的，C 正确；由于甲偏离平衡位置高度差大于乙的，所以甲经过平衡位置时的速度大于乙的，所以D 错误.变式5 (多选)如图6所示，弹簧振子在M 、N 点之间做简谐运动.以平衡位置O 为原点，建立Ox 轴，向右为x 轴的正方向.若振子位于N 点时开始计时，则其振动图象和v －t 图象正确的是( )图6答案AD解析N点在O点的右侧，而本题以平衡位置O为原点，向右为x轴的正方向，振子位于N 点开始计时，故0时刻振子在正向最大位移处，将向左运动，即向负方向运动，位移减小，故A正确.而位移最大时速度为零，故D正确.变式6(多选)某单摆做小角度摆动，其振动图象如图7所示，则以下说法正确的是( )图7A.t1时刻摆球速度最大，摆球向心加速度最大B.t2时刻摆球速度最大，悬线对它的拉力最大C.t3时刻摆球速度为零，摆球所受回复力最大D.t4时刻摆球速度为零，摆球处于平衡状态答案BC解析由题图读出t1、t3时刻位移最大，回复力最大，速度为零，A错误，C正确；t2、t4时刻位移为零，说明摆球在平衡位置，摆球速度最大，悬线对它的拉力最大，B正确，D错误.变式7(多选)如图8甲所示，弹簧振子以O点为平衡位置，在A、B两点之间做简谐运动.取向右为正方向，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( )图8A.t＝0.8 s时，振子的速度方向向左B.t＝0.2 s时，振子在O点右侧6 cm处C.t＝0.4 s和t＝1.2 s时，振子的加速度完全相同D.t＝0.4 s到t＝0.8 s的时间内，振子的速度逐渐增大答案AD解析由题图乙知t＝0.8 s时，振子在平衡位置向负方向运动，所以速度方向向左，A正确；t＝0.2 s时，振子远离平衡位置运动，速度逐渐减小，应在O点右侧大于6 cm处，B 错误；t＝0.4 s和t＝1.2 s时，振子的加速度大小相同，方向相反，C错误；t＝0.4 s到t＝0.8 s的时间内，振子向平衡位置运动，速度逐渐增大，D正确.变式8(多选)小明在实验室做单摆实验时得到如图9甲所示的单摆振动情形，O是它的平衡位置，B 、C 是摆球所能到达的左右最远位置.小明根据实验情况绘制了单摆的振动图象如图乙所示，若图中单摆向右摆动为正方向，g ＝π2m/s 2，则下列选项正确的是( )图9A.此单摆的振动频率是0.5 HzB.根据图乙可知开始计时摆球在C 点C.图中P 点向正方向振动D.根据已知数据可以求得此单摆的摆长为1.0 m 答案 AD解析由题图乙知周期T ＝2.0 s ，则频率f ＝1T＝0.5 Hz ，所以A 正确；由题图乙可知，t＝0时刻摆球在负向最大位移处，因向右为正方向，所以开始时摆球在B 点，所以B 错误；根据振动图象可知P 点应该向负方向振动，所以C 错误；由T ＝2πl g ，得l ＝gT 24π2＝1.0 m ，D 正确.命题点三外力作用下的振动 1.共振曲线如图10所示，横坐标为驱动力频率f ，纵坐标为振幅A ，它直观地反映了驱动力频率对某固有频率为f 0的振动系统受迫振动振幅的影响，由图可知，f 与f 0越接近，振幅A 越大；当f ＝f 0时，振幅A 最大.图102.受迫振动中系统能量的转化：做受迫振动的系统的机械能不守恒，系统与外界时刻进行能量交换.例3 (多选)一台洗衣机的脱水桶正常工作时非常平衡，当切断电源后，发现洗衣机先是振动越来越剧烈，然后振动逐渐减弱，下列说法中正确的是( ) A.洗衣机做的是受迫振动B.正常工作时，洗衣机脱水桶运转的频率比洗衣机的固有频率大C.正常工作时，洗衣机脱水桶运转的频率比洗衣机的固有频率小D.当洗衣机振动最剧烈时，脱水桶的运转频率恰好等于洗衣机的固有频率答案ABD解析洗衣机的振动是因为电机振动而引起的，故为受迫振动，故A正确；洗衣机切断电源，波轮的转动逐渐慢下来，在某一小段时间内洗衣机发生了强烈的振动，说明此时波轮的频率与洗衣机固有频率相同，发生了共振.此后波轮转速减慢，则驱动力频率小于固有频率，所以共振现象消失，洗衣机的振动随之减弱，故说明正常工作时洗衣机脱水桶运转的频率比洗衣机的固有频率大，故B、D正确，C错误.变式9(多选)如图11所示是单摆做阻尼运动的位移－时间图线，下列说法中正确的是( )图11A.摆球在P与N时刻的势能相等B.摆球在P与N时刻的速度方向相同C.摆球在P与N时刻的机械能相等D.摆球在运动过程中机械能越来越小答案AD解析摆球在P与N时刻位移大小相等即单摆所处高度相同，则重力势能相同，故A正确；摆球在P与N时刻都是向平衡位置运动，速度的方向相反，故B错误；由于阻力影响，单摆要克服阻力做功，在运动过程中机械能一直逐渐减小，故N时刻的机械能小于P时刻的机械能，C错误，D正确.变式10(多选)2017年8月8日，四川九寨沟发生7.0级地震，导致很多房屋坍塌，就此事件，下列说法正确的有( )A.所有建筑物振动周期相同B.所有建筑物振幅相同C.建筑物的振动周期由其固有周期决定D.所有建筑物均做受迫振动答案AD解析所有建筑物均做受迫振动；由于物体做受迫振动达到稳定后的振动周期是由驱动力的周期来决定的，而跟振动物体本身的固有周期无关，而发生共振的条件是驱动力的频率等于物体本身固有的频率，而其振幅大小与物体的固有频率有关，当固有频率等于驱动力频率时，振幅最大，故A、D正确，B、C错误.变式11(多选)如图12为单摆在两次受迫振动中的共振曲线，下列说法中正确的是( )图12A.若两次受迫振动分别在月球上和地球上进行，且摆长相同，则图线Ⅰ表示月球上单摆的共振曲线B.若两次受迫振动是在地球上同一地点进行，则两次单摆的摆长之比l1∶l2＝25∶4C.图线Ⅱ若是在地球表面上完成的，则该摆摆长约为1 mD.若摆长均为1 m，则图线Ⅰ是在地球上完成的答案ABC解析若两次受迫振动分别在月球上和地球上进行，因为图线Ⅰ单摆的固有频率较小，则固有周期较大，根据T＝2πlg知，周期大的重力加速度小，则图线Ⅰ是月球上单摆的共振曲线.故A正确.若两次受迫振动是在地球上同一地点进行的，则重力加速度相等，因为固有频率比为2∶5，则固有周期比为5∶2，根据T＝2πlg，知摆长比为25∶4.故B正确.图线Ⅱ若是在地球表面上完成的，则固有频率为0.5 Hz，则T＝2πlg＝2 s，解得l≈1 m.故C正确，D错误.1.关于简谐运动的位移、加速度和速度的关系，下列说法中正确的是( )A.位移减小时，加速度减小，速度也减小B.位移方向总是与加速度方向相反，与速度方向相同C.物体的运动方向指向平衡位置时，速度方向与位移方向相反；背离平衡位置时，速度方向与位移方向相同D.物体向负方向运动时，加速度方向与速度方向相同；向正方向运动时，加速度方向与速度方向相反答案 C解析位移减小时，加速度减小，速度增大，A错误；位移方向总是与加速度方向相反，与速度方向有时相同，有时相反，B、D错误，C正确.2.(多选)一弹簧振子做简谐运动，它所受的回复力F随时间t变化的图线为正弦曲线，如图1所示，下列说法错误的是( )图1A.在0～2 s时间内，弹簧振子做加速运动B.在t1＝3 s和t2＝5 s时刻，弹簧振子的速度大小相等，方向相反C.在t2＝5 s和t3＝7 s时刻，弹簧振子的位移大小相等，方向相同D.在0～4 s时间内，t＝2 s时刻弹簧振子所受回复力做功功率最大答案ABD解析在0～2 s时间内，振子位移不断增大，加速度不断增大，速度不断减小，做减速运动，A错误；3 s与5 s时刻速度大小相等，方向相同，B错误；5 s与7 s时刻，所受弹簧弹力相同，弹簧振子位移大小相等，方向相同，C正确；t＝2 s时刻弹簧振子所受回复力最大而速度为零，做功功率为零，D错误.3.(多选)一个在y方向上做简谐运动的物体，其振动图象如图2所示.下列关于图3中(1)～(4)的判断正确的是(选项中v、F、a分别表示物体的速度、受到的回复力和加速度)( )图2图3A.图(1)可作为该物体的v－t图象B.图(2)可作为该物体的v－t图象C.图(3)可作为该物体的F－t图象D.图(4)可作为该物体的a－t图象答案BC4.(多选)一个质点在平衡位置O点附近做简谐运动.若从O点开始计时，经过3 s质点第一次经过M点，如图4所示，再继续运动，又经过2 s它第二次经过M点，则该质点第三次经过M点还需要的时间是( )图4A.8 sB.4 sC.14 sD.103s 答案 CD 解析设题图中a 、b 两点为质点振动过程的最大位移处.若开始计时时刻质点从O 点向右运动，O →M 运动过程历时3 s ，M →b →M 过程历时2 s ，显然T 4＝4 s ，T ＝16 s ，质点第三次经过M 点还需要的时间Δt 3＝14 s ，故选项C 正确；若开始计时时刻质点从O 点向左运动，O →a →O →M 运动过程历时3 s ，M →b →M 过程历时2 s ，显然T 2＋T 4＝4 s ，T ＝163s ，质点第三次经过M 点还需要的时间Δt 3＝103s ，故选项D 正确. 5.(多选)图5甲是利用沙摆演示简谐运动的装置，当盛沙的漏斗下面的薄木板被水平匀速拉出时，做简谐运动的漏斗漏出的沙在板上显示出图乙所示的曲线.已知木板水平速度为0.20 m/s ，图乙所示一段木板的长度为0.60 m ，取g ＝π2 m/s 2，则( )图5A.沙摆的摆长大约为0.56 mB.沙摆的摆长大约为1.00 mC.图乙可表示沙摆的振动图象D.图乙可表示沙摆的波动图象答案 AC解析当盛沙的漏斗下面的薄木板被水平匀速拉出时，做简谐运动的漏斗漏出的沙在板上显示出题图乙所示的曲线可表示沙摆的振动图象，故C 正确，D 错误；木板以水平速度0.20 m/s通过长度0.60 m ，经历的时间恰为两个简谐运动的周期，则2T ＝s v ，即2T ＝0.60 m 0.20 m/s，解得T ＝1.5 s.由T ＝2πl g 得，沙摆的摆长，l ＝gT 24π2≈0.56 m，故A 正确，B 错误. 6.(多选)一弹簧振子A 的位移y 随时间t 变化的关系式为y ＝0.1sin 2.5πt ，位移y 的单位为m ，时间t 的单位为s.则( )A.弹簧振子的振幅为0.2 mB.弹簧振子的周期为1.25 sC.在t ＝0.2 s 时，振子的运动速度为零D.质点在0.1 s 末与0.3 s 末的位移相同答案 CD解析由题意可知，振幅A ＝0.1 m ，周期T ＝2πω＝2π2.5πs ＝0.8 s ，故A 、B 错误；在t ＝0.2 s 时，振子的位移最大，故速度最小，为零，故C 正确；表达式对应的振动图象如图所示.根据图象的对称性，质点在0.1 s 末与0.3 s 末的位移相等，故D 正确.7.(多选)如图6为某一质点的振动图象，在t 1和t 2两时刻，|x 1|>|x 2|，则质点速度v 1、v 2与加速度a 1、a 2的关系为( )图6A.v 1<v 2，方向相同B.v 1<v 2，方向相反C.a 1>a 2，方向相同D.a 1>a 2，方向相反答案 AD解析由题图可知，在t 1和t 2两时刻质点都向负方向运动，速度方向相同.由|x 1|>|x 2|得知，质点在t 2时刻离平衡位置较近，速度较大，即有v 1<v 2.故A 正确，B 错误；在t 1和t 2两时刻质点的位移方向相反，则加速度方向相反.又|x 1|＞|x 2|，则a 1＞a 2.故C 错误，D 正确.8.(多选)如图7为一弹簧振子的振动图象，由此可知( )图7A.在t 1时刻，振子的动能最小，所受的弹性力最大B.在t 2时刻，振子的动能最大，所受的弹性力最小C.在t 3时刻，振子的动能最大，所受的弹性力最小D.在t 4时刻，振子的动能最大，所受的弹性力最大答案 AB解析振动图象描述的是一个质点在不同时刻的位置，t 2和t 4时刻是在平衡位置处，t 1和t 3时刻是在最大位移处，根据弹簧振子振动的特征，弹簧振子在平衡位置时速度最大，加速度为零，即弹性力为零；在最大位移处，速度为零，加速度最大，即弹性力最大，所以选项A 、B 正确，C 、D 错误.9.(多选)一个质点做简谐运动的图象如图8所示，下列说法正确的是( )图8A.质点振动频率为0.25 HzB.在10 s 内质点经过的路程是40 cmC.在5 s 末，速度为零，加速度最大D.t ＝1.5 s 和t ＝4.5 s 两时刻质点的速度相同，加速度相同答案 AC解析由题图可知，质点振动的周期为4 s ，频率为0.25 Hz ，选项A 正确；10 s ＝2.5T ，故在10 s 内质点经过的路程是2.5×8 cm＝20 cm ，选项B 错误；在5 s 末，质点的位移最大，则速度为零，加速度最大，选项C 正确；t ＝1.5 s 和t ＝4.5 s 两时刻质点的位移相同，速度大小相同，方向相反，加速度相同，选项D 错误.10.(多选)某质点做简谐运动，其位移随时间变化的关系式为x ＝A sin π4t ，则质点( ) 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.第3 s 末至第5 s 末的位移方向都相同D.第3 s 末至第5 s 末的速度方向都相同答案 AD解析由关系式可知ω＝π4 rad/s ，T ＝2πω＝8 s ，将t ＝1 s 和t ＝3 s 代入关系式中求得两时刻位移相同，A 对；作出质点的振动图象，由图象可以看出，第1 s 末和第3 s 末的速度方向不同，B 错；由图象可知，第3 s 末至第4 s 末质点的位移方向与第4 s 末至第5 s 末质点的位移方向相反，而速度的方向相同，故C 错，D 对.11.(多选)物体做阻尼振动过程中，它的( )A.周期越来越小B.振幅越来越小C.机械能越来越小D.频率越来越小答案 BC 解析周期和频率是由物体本身的性质决定的，即使做阻尼振动，周期和频率也不变，故A 、D 错误；由题意可知，物体做阻尼振动，即振子振动的幅度逐渐减小，根据能量守恒定律可知，由于存在阻力做功，所以机械能越来越小，故B 、C 正确.12.(多选)(2017·湖州市高二上期末)一质点做简谐运动，质点的位移随时间变化的规律如图9所示，则从图中可以看出( )图9A.质点做简谐运动的频率为0.25 HzB.t ＝3 s 时刻，质点的速度为零C.t ＝3 s 时刻，质点的加速度为零D.在1～2 s 时间内，质点的速度逐渐变大答案 AC解析由题图知，该质点的周期为4 s ，频率为0.25 Hz ，故A 正确；t ＝3 s 时刻，质点处于平衡位置，加速度为零，速度最大，故B 错误，C 正确；在1～2 s 时间内，质点由平衡位置向负的最大位移处运动，速度越来越小，故D 错误.13.(多选)如图10所示，曲轴上挂一个弹簧振子，转动摇把，曲轴可带动弹簧振子上下振动.开始时不转动摇把，让振子自由振动，测得其频率为2 Hz.现匀速转动摇把，转速为240 r/min.则( )图10A.当振子稳定振动时，它的振动周期是0.5 sB.当振子稳定振动时，它的振动频率是4 HzC.当转速增大时，弹簧振子的振幅增大D.当转速减小时，弹簧振子的振幅增大答案 BD解析摇把匀速转动的频率f ＝4 Hz ，周期T ＝1f＝0.25 s ，当振子稳定振动时，它的振动周期及频率均与驱动力的周期及频率相等，A 错误，B 正确.当转速减小时，其频率将更接近振子的固有频率2 Hz ，弹簧振子的振幅将增大，C 错误，D 正确.14.(多选)蜘蛛会根据丝网的振动情况感知是否有昆虫“落网”，若丝网的固有频率为200 Hz ，下列说法正确的是( )A.“落网”昆虫翅膀振动的频率越大，丝网的振幅越大B.当“落网”昆虫翅膀振动的频率低于200 Hz 时，丝网不振动C.当“落网”昆虫翅膀振动的周期为0.005 s 时，丝网的振幅最大D.昆虫“落网”时，丝网振动的频率由“落网”昆虫翅膀振动的频率决定答案 CD解析根据共振的条件可知，系统的固有频率等于驱动力的频率时，系统达到共振，振幅达到最大，故A 、B 错误；当“落网”昆虫翅膀振动的周期为0.005 s 时，其频率：f ＝1T ＝10.005Hz ＝200 Hz ，与丝网的固有频率相等，所以丝网的振幅最大，故C 正确；受迫振动的频率等于驱动力的频率，所以昆虫“落网”时，丝网振动的频率由“落网”昆虫翅膀振动的频率决定，故D 正确.15.(多选)简谐运动的振动图线可用下述方法画出：如图11甲所示，在弹簧振子的小球上安装一支绘图笔P ，让一条纸带在与小球振动方向垂直的方向上匀速运动，笔P 在纸带上画出的就是小球的振动图象.取振子水平向右的方向为振子离开平衡位置的位移正方向，纸带运动的距离代表时间，得到的振动图线如图乙所示.则下列说法中正确的是( )图11A.弹簧振子的周期为4 sB.弹簧振子的振幅为10 cmC.若纸带运动的速度为2 cm/s ，振动图线上1、3两点间的距离是4 cmD.2.5 s 时振子正在向x 轴正方向运动答案 ABC解析周期是振子完成一次全振动的时间，由题图知，弹簧振子的周期为T ＝4 s ，故A 正确；振幅是振子离开平衡位置的最大距离，由题图知，弹簧振子的振幅为10 cm ，故B 正确；若纸带运动的速度为2 cm/s ，振动图线上1、3两点间的距离是s ＝vt ＝2 cm /s×2 s＝4 cm.故C 正确.x －t 图象的斜率大小表示速度的大小，斜率正负表示速度的方向，则知2.5 s 时振子正在向x 轴负方向运动，故D 错误.16.(多选)如图12所示是甲、乙两个单摆在同一地点振动过程的振动图象，下列说法正确的是( )图12A.甲、乙两摆摆长相同B.甲摆摆长比乙摆摆长小C.甲摆第一次回到平衡位置时，乙摆也回到平衡位置D.在乙摆的一个周期内，甲、乙两摆有同时经过各自平衡位置的时刻答案BD解析由振动图象可知，甲摆的周期小于乙摆的周期，根据单摆周期公式T＝2πlg可知，甲摆的摆长小于乙摆的摆长，选项A错误，B正确；甲摆第一次回到平衡位置时，乙摆在其最大位移处，选项C错误；在乙摆的一个周期内，当t＝4 s时两单摆同时经过各自的平衡位置，选项D正确.本文档仅供文库使用。

2019年高考真题物理专题15 机械振动和机械波

波速
，代入数据得 v=2 m/s 波长 λ=vT，代入数据得 λ=0.8 m
6．声波在空气中的传播速度为 340m/s，在钢铁中的传播速度为 4900m/s。一平直桥由钢铁制成，某同学用
锤子敲击一铁桥的一端而发出声音，分别经空气和桥传到另一端的时间之差为 1.00s。桥的长度为_______m，
若该波在空气中的波长为 λ，则它在钢铁中波长为 λ 的_______倍。
5．一列简谐横波沿 x 轴正方向传播，在 x=0 和 x=0.6 m 处的两个质点 A、B 的振动图象如图所示．已知该波的波长大于 0.6 m，求其波速和波长
【来源】2018 年全国普通高等学校招生统一考试物理（江苏卷）【答案】 v=2 m/s ； λ=0.8 m 【解析】由图象可知，周期 T=0.4 s 由于波长大于 0.6 m，由图象可知，波从 A 到 B 的传播时间 Δt=0.3 s
A．该简谐波是纵波
C． t T 时，P 在平衡位置上方 8
【答案】C
B．该简谐波的最大波长为 2L D． t 3T 时，P 的速度方向竖直向上 8
【考点定位】机械振动和机械波【名师点睛】本题应注意波的周期性，要从波长入手。
2．【2017·北京卷】某弹簧振子沿 x 轴的简谐运动图象如图所示，下列描述正确的是
【来源】2018 年普通高等学校招生全国统一考试物理（全国 II 卷）
【答案】 365
（2）声音在不同介质中的频率是). 365 (2). 点睛：本题考查了波的传播的问题，知道不同介质中波的传播速度不同，当传播是的频率不会发生变化。
7．一列简谐横波在 t= 时的波形图如图（a）所示，P、Q 是介质中的两个质点，图（b）是质点 Q 的振动图像。求
2016 年—2018 年高考试题精编版分项解析专题 15 机械振动和机械波

高中物理机械振动教案

高中物理机械振动教案
课题：机械振动
教学目标：
1. 了解机械振动的概念和特征；
2. 掌握机械振动的基本原理和表达方式；
3. 能够分析和解释机械振动在真实世界中的应用。

教学内容：
1. 机械振动的概念和分类；
2. 机械振动的基本特征；
3. 振动的周期、频率和振幅；
4. 振动的傅里叶级数表示；
5. 机械振动在真实世界中的应用案例。

教学重点：
1. 机械振动的基本概念和特征；
2. 振动的表达方式和分析方法。

教学难点：
1. 振动的傅里叶级数表示；
2. 机械振动在实际应用中的分析和解释。

教学过程：
一、导入
教师引入机械振动的概念，通过视频或图片展示一些常见的机械振动现象，引发学生对这一主题的兴趣。

二、讲解
1. 介绍机械振动的分类和特征；
2. 讲解振动的周期、频率和振幅的概念及计算方法；
3. 介绍振动的傅里叶级数表示方法。

三、例题解析
教师通过实例讲解振动的傅里叶级数表示方法，让学生理解振动信号的频谱分布和特点。

四、讨论
学生分组讨论机械振动在真实世界中的应用案例，分享自己的观点和见解。

五、总结
教师总结本节课的主要内容，强调学生应该掌握的重点和难点，引导学生对机械振动有更深入的理解。

教学反思：
通过这节课的教学，学生应该能够了解机械振动的基本原理和特征，掌握振动信号的傅里叶级数表示方法，并能够分析和解释机械振动在真实世界中的应用。

在教学过程中，要注重引导学生思考和讨论，激发他们的探究兴趣，提高他们的学习能力和综合素质。

近年高考物理一轮复习专题十四机械振动与机械波第1讲机械振动学案(无答案)(2021年整理)

2019版高考物理一轮复习专题十四机械振动与机械波第1讲机械振动学案（无答案）编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（2019版高考物理一轮复习专题十四机械振动与机械波第1讲机械振动学案（无答案））的内容能够给您的工作和学习带来便利。

同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。

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第1讲机械振动一、多项选择题(下列选项中有三个选项为正确答案）1．关于简谐运动与机械波的下列说法,正确的是( ）A．同一单摆，在月球表面简谐振动的周期大于在地面表面简谐振动的周期B．受迫振动的振幅与它的振动频率有关C．单摆经过平衡位置时,合外力为零D．做简谐运动的物体在半个周期内经过的路程一定为振幅的2倍E．做简谐运动的质点,其振动能量与振幅无关2．一水平弹簧振子做简谐运动，周期为T，下列说法不正确．．．的是（）A．若t和(t＋Δt)时刻振子运动速度的大小相等、方向相同,则Δt一定是错误!的整数倍B．若t和(t＋Δt）时刻振子运动位移的大小相等、方向相反,则Δt一定是错误!的整数倍C．若Δt＝T，则t和（t＋Δt）时刻振子运动的加速度一定相等D．若Δt＝错误!，则t和(t＋Δt）时刻弹簧的形变量一定相等E．若Δt＝错误!，则t和（t＋Δt）时刻弹簧的长度一定相等3．一弹簧振子的位移y随时间t变化的关系式为y＝0.1sin (2。

5πt)，位移y的单位为m，时间t的单位为s，则（)A．弹簧振子的振幅为0.1 mB．弹簧振子的周期为0。

8 sC．在t＝0.2 s时，振子的运动速度最大D．在任意0。

2019年高考物理一轮复习第十四章机械振动与机械波第1讲机械振动学案

第1讲机械振动微知识1 简谐运动1．概念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。

2．回复力(1)定义：使物体返回到平衡位置的力。

(2)方向：时刻指向平衡位置。

(3)来源：振动物体所受的沿振动方向的合力。

3．描述简谐运动的物理量微知识2 简谐运动的公式和图象1．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＝A sin(ωt＋φ)，其中A代表振幅，ω＝2πf表示简谐运动的快慢，(ωt＋φ)代表简谐运动的相位，φ叫做初相。

2．图象(1)从平衡位置开始计时，函数表达式为x＝A sinωt，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＝A cosωt，图象如图乙所示。

微知识3 简谐运动的两种模型微知识4 受迫振动和共振1．自由振动、受迫振动和共振2.共振曲线由图知当f驱＝f0时振幅最大。

一、思维辨析(判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。

) 1．简谐运动是匀变速运动。

(×)2．简谐运动的回复力与位移大小成正比，方向相同。

(×)3．单摆在通过平衡位置时，摆球所受合外力为零。

(×)4．弹簧振子在振动过程中，每周期经过平衡位置两次。

(√) 5．物体做受迫振动时，其振动频率与固有频率无关。

(√)6．简谐运动的图象描述的是振动质点的轨迹。

答案 ACD2．(单摆)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12，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、振幅不变解析由单摆的周期公式T ＝2πLg可知，单摆摆长不变，则周期不变，频率不变；振幅A 是反映单摆运动过程中的能量大小的物理量，由E k ＝12mv 2可知，摆球经过平衡位置时的动能不变，由机械能守恒定律知，在最大位移处重力势能不变，则振幅一定减小，所以C 项正确。

2019版高考物理一轮复习第15章选考部分53机械振动课件

3. (多选)如图，轻弹簧上端固定，下端连接一小物块，物块沿竖直方向做简谐运动。以竖直向上为正方向，物块简谐
运动的表达式为 y＝0.1 sin(2.5πt) m。t＝0 时刻，一小球从距物块 h 高处自由落下；t＝0.6 s 时，小球恰好与物块处于同一高度。取重力加速度的大小 g＝10 m/s2。以下判断正确的是( )
第53课时机械振动
考纲要求内容简谐运动简谐运动的公式和图象单摆、单摆的周期公式受迫振动和共振机械波、横波和纵波横波的图象波速、波长和频率(周期)的关系波的干涉和衍射现象多普勒效应实验一：探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度电磁波的产生电磁波的发射、传播和接收电磁波谱光的折射定律折射率全反射、光导纤维光的干涉、衍射和偏振现象狭义相对论的基本假设质能关系实验二：测定玻璃的折射率实验三：用双缝干涉测光的波长
解析回复力是按效果命名的，是指向平衡位置使振动物体回到平衡位置的力，可以由某个力或某几个力的合力提供，也可以由某个力的分力提供，故 A、B 正确，C 错误；在水平弹簧振子中弹簧的弹力提供回复力，但在其他振动中，不一定由弹簧弹力提供，D 错误；振动物体在平衡位置受到的回复力是零，E 正确。
A．小球最大速度的位置随 h 的变化而变化 B．小球的最大速度与 h 无关 C．小球的最大加速度大于重力加速度 D．弹簧的最大压缩量与 h 成正比
解析小球速度最大的位置，加速度为零，即重力等于弹力，有 mg＝kx，所以 x 不变，则最大速度位置不变，与 h 无关，故 A 错误；小球从下落点到平衡位置，重力和弹力做功，下落的高度不同，小球的最大速度不同，故 B 错误；若小球在 A 点释放，根据简谐运动的对称性，在最低点加速度为 g，方向向上，若小球在 O 点释放，最低点位置会下降，则最大加速度大于 g，故 C 正确；在最低点弹簧的压缩量最大，根据能量守恒定律可得 mg(h＋x)＝12kx2，故弹簧的最大压缩量与 h 有关，但不是成正比关系，故 D 错误。

大学物理课件第15章机械波-驻波

x
三波疏介质
相位跃变（半波损失）
波密介质较大
u
较小
u
当波从波疏介质垂直入射到波密介质，被反射到波疏介质时形成波节. 入射波与反射波在此处的相位时时相反, 即反射波在分界处产生的相位跃变，相当于出现了半个波长的波程差，称半波损失.
π
u
较大当波从波密介质垂直入射到波疏介质，被反射到波密介质时形成波腹. 入射波与反射波在此处的相位时时相同，即反射波在分界处不产生相位跃变.
15.5 波的衍射
15.5.2 波的衍射
当波长与障碍物可比拟的时候，波就可以绕过障碍物而传播，并且子波的包迹组成新的波振面
15.5 波的衍射
15.5.3 波的反射和折射
A2 A2 A1 E1 A1 E1 E2
E2
反射：因为在同一介质中波速相同，所以有
折射：在两种介质中相等时间内有
t
15.5.1 惠更斯—菲涅耳原理惠更斯原理：介质中波动传播到的
各点，都可以看成是发射子波的波源，其后的任一时刻，这些子波的包络面就是新的波阵面。
水面波的衍射
惠更斯—菲涅耳原理：介质中波动传播到的各点，都可以看成是发射子波的波源，其后的任一时刻，这些子波的包络面就是新的波阵面，波阵面上的每一点不仅可以看成是发射子波的波源，而且这些子波波源是相干波源，它们发出的子波是相干波，相干波的干涉决定波的强度。
BC u1
ADC ABC BAC DCA
BAC i
BC t u1
AD u1t BC
AD u2 t
BAC i, ACD
BC u1 t AC sin i AD u 2 t AC sin sin i u1 n2 n21 sin u 2 n1

人教版高中物理新教材选择性必修第一册第15章-机械振动-教案

锥摆.
(
3)用停表计时时,一般选择平衡位置作
为计数点,较为准确.
机械振动第十五章
15.
6 受迫振动共振

一阻尼振动
1.固有振动和固有频率
(
2)特点:受迫振动的频率等于驱动力的
频率,跟系统的固有频率无关.
2.共振
(
1)现象:当驱动力的频率等于系统的固
t)轴,根据小
球各个时刻的位移可得到弹簧振子的 x -t
图像,即振动图像.例如下图.
(
2)运动学特征:简谐运动中物体的位移
随时间按照正弦规律变化,物体受力时刻发
生着变化,因此它不是匀变速运动,是变力作
用下的变加速运动.
15.
2 简谐运动的描述

点 O 及从点 O 到点 M 所需时间相等,为
0.
3s-0.
2s
1
=
s,故周期为 T =
3
30
16
1
53s.
s= s≈0.
0.
5+
30
30
【变式1】如图,一轻弹簧一端固定,另一
端连接一物块构成弹簧振子,该物块是由a、
b
两个小物块粘在一起组成的.物块在光滑水
平面上左右振动,振幅为 A0,周期为 T0.当物
【例2】(
2021 河北卷)如图,一弹簧振子
二简谐运动的图像
1.简谐运动的图像
沿x 轴做简谐运动,振子零时刻向右经过 A
点,
2s后第一次到达 B 点,已知振子经过 A、
2s内经过的路程
B 两点时的速度大小相等,
为0.
4 m.该弹簧振子的周期为
振幅为

高考物理考点分析之机械振动与机械波

高考物理考点分析之机械振动与机械波高考物理考点分析之机械振动与机械波机械振动1、判断简谐振动的方法简谐运动：物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总指向平衡位置的回复力的作用下的振动。

特征是：F=-kx,a=-kx/m.要判定一个物体的运动是简谐运动，首先要判定这个物体的运动是机械振动，即看这个物体是不是做的往复运动；看这个物体在运动过程中有没有平衡位置；看当物体离开平衡位置时，会不会受到指向平衡位置的回复力作用，物体在运动中受到的阻力是不是足够小。

然后再找出平衡位置并以平衡位置为原点建立坐标系，再让物体沿着x轴的正方向偏离平衡位置，求出物体所受回复力的大小，若回复力为F=-kx,则该物体的运动是简谐运动。

2、简谐运动中各物理量的变化特点简谐运动涉及到的物理量较多，但都与简谐运动物体相对平衡位置的位移x存在直接或间接关系：如果弄清了上述关系，就很容易判断各物理量的变化情况3、简谐运动的对称性简谐运动的对称性是指振子经过平衡位置对称的两位置时，振子的位移、回复力、加速度、动能、势能、速度、动量等均是等大的（位移、回复力、加速度的方向相反，速度动量的方向不确定）。

运动时间也具有对称性，即在平衡位置对称两段位移间运动的时间相等。

理解好对称性这一点对解决有关问题很有帮助。

4、简谐运动的周期性5、简谐运动图象简谐运动图象能够反映简谐运动的运动规律，因此将简谐运动图象跟具体运动过程联系起是讨论简谐运动的一种好方法。

6、受迫振动与共振(1)、受迫振动：物体在周期性驱动力作用下的振动，其振动频率和固有频率无关，等于驱动力的频率；受迫振动是等幅振动，振动物体因克服摩擦或其它阻力做功而消耗振动能量刚好由周期性的驱动力做功给予补充，维持其做等幅振动。

(2)、共振：○1共振现象：在受迫振动中，驱动力的频率和物体的固有频率相等时，振幅最大，这种现象称为共振。

○2产生共振的条：驱动力频率等于物体固有频率。

○3共振的应用：转速计、共振筛。

高考物理专题——机械振动和机械波光学

一、机械振动和机械波1．简谐运动的图象信息(1)由图象可以得出质点做简谐运动的振幅、周期。

(2)可以确定某时刻质点离开平衡位置的位移。

(3)可以根据图象确定某时刻质点回复力、加速度和速度的方向。

2．机械波的传播特点(1)波传到任意一点，该点的起振方向都和波源的起振方向相同。

(2)介质中每个质点都做受迫振动，因此，任一质点振动频率和周期都和波源的振动频率和周期相同。

(3)波从一种介质进入另一种介质，由于介质的情况不同，它的波长和波速可能改变，但频率和周期都不会改变。

(4)波经过一个周期T完成一次全振动，波恰好向前传播一个波长的距离，所以v＝λT＝λf。

二、光的折射和全反射对折射率的理解(1)公式：n＝sin θ1 sin θ2(2)折射率由介质本身的性质决定，与入射角的大小无关。

(3)折射率与介质的密度没有关系，光密介质不是指密度大的介质，光疏介质不是指密度小的介质。

(4)折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关。

同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小。

(5)同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率相同。

(6)折射率大小不仅反映了介质对光的折射本领，也反映了光在介质中传播速度的大小v＝c n。

三、光的波动性1．三种现象：光的干涉现象、光的衍射现象和光的偏振现象。

2．光的干涉(1)现象：光在重叠区域出现加强或减弱的现象。

(2)产生条件：两束光频率相同、相位差恒定。

(3)典型实验：杨氏双缝实验。

3．光的衍射(1)现象：光绕过障碍物偏离直线传播的现象。

(2)产生条件：障碍物或孔的尺寸与波长相差不多或更小。

(3)典型实验：单缝衍射、圆孔衍射和不透明圆盘衍射。

四、电磁波1．电磁波是横波：在传播方向上的任一点，E和B随时间做正弦规律变化，E与B彼此垂直且与传播方向垂直。

2．电磁波的传播不需要介质：电磁波在真空中的传播速度与光速相同，即c＝3×108 m/s。

3．电磁波具有波的共性：能产生干涉、衍射等现象。

2023届高考物理一轮复习课件：机械振动机械波

4
3
B．振动 A 的相位滞后振动 B 的相位 π
4
5
C．振动 A 的相位滞后振动 B 的相位 π
4
D．两个振动没有位移相等的时刻
+ )cm，x B＝8sin(4π
x
t
4.周期T：①1T走4A。 1T后回到原位置
②T/2走2A。T/2后到达O点对称位置
x.v.a大小相等方向相反
③T/4不一定走A
A
A/2
示，下列说法正确的是(
C)
A．t＝0.6 s时，振子在O点右侧6 cm处
B．振子在t＝0.2 s和t＝1.0 s时的速度相同
C．t＝1.2 s时，振子的加速度方向水平向右
D．t＝1.0 s到t＝1.4 s的时间内，振子的加速度和速度都逐渐增大
考点2
[典例 2]
机械波
一振动片以频率 f 做简谐振动时，固定在振动片上的两根细
平衡位置：mg=kx0
F回=kx1-mg =kx1-kx0
mg
二、简谐运动
ɵ
1.动力学：
T
2.运动学：
3.振幅A：
x
4.周期T：
mg
5.种类：
①弹簧振子 T=2π
②单摆 ɵ<50 T=2π

注意：简谐运动T与振幅无关。受迫振动时=f驱的周期。
驱动力的周期等于简谐运动的固有周期时振幅
最大，即发生共振。
)
C
A．小球振动的固有频率是4 Hz
B．小球做受迫振动时周期一定是4 s
C．圆盘转动周期在4 s附近时，小球振幅显著增大
D．圆盘转动周期在4 s附近时，小球振幅显著减小
3．如图甲所示，弹簧振子以O点为平衡位置，在光滑水平面上的A

高三物理第一节：机械振动;第二节：机械波北师大版知识精讲

高三物理第一节：机械振动；第二节：机械波北师大版知识精讲【本讲教育信息】一. 教学内容：第一节：机械振动第二节：机械波第一节机械振动知识点：一. 机械振动1. 特点和条件特点：在某一位置（平衡位置）的往复运动，有周期性。

（回复力、加速度、速度周期性变化）条件：有回复力，阻力足够小。

（物体总受到一个时刻指向平衡位置的力作用，使它回到平衡位置）2. 描述振动的物理量（1）回复力：物体受到方向总是跟位移方向相反，总指向平衡位置的力。

注意：回复力是根据力的作用效果来命名，类似命名的力有向心力。

回复力是由物体实际受力来提供，回复力可以是物体受的某个力（f），也可以是物体的合力（竖直弹簧振子mg、f），也可以是某个分力（单摆，mgsinθ）提供，F回≠F合。

（2）平衡位置：“回复力为零的位置”，不能说F合＝0的位置。

如单摆：G1：回复力T－G2：向心力平衡位置：T－mg提供向心力，F合≠0（3）位移x：由平衡位置指向振动质点所在位置的有向线段。

（不管振子从何处开始运动，位移x起点固定于O）5cm 5cmA O B振子在A点位移多大，在O点位移多大？5cm 0cm（4）振幅A：最大振动位移的绝对值，反映振动的强弱。

A大，振动系统能量大。

（5）周期和频率T、fT f=1描述振动的快慢全振动：物体先后两次运动状态（位移和速度）完全相同所经历的过程，一个全振动通过的路程等于4倍振幅。

A O B二. 简谐振动––––两个典型物理模型 1. 弹簧振子（轻弹簧＋振子）（1）动力学特点：F f k x 合== （2）运动学特点： a kx m=- 远离O ，a ↑v ↓变减；靠近O ，a ↓v ↑变加 A （B ）a m v=0 O a=0 v m（）周期公式：32T m k=π （4）能量转化：机械能守恒远离O ，E k 向E P 转化2. 单摆（m 绳不计，l 线>>k F ）2F mg mg x l回==sin θ k mg l =，F k x 回=，T lg=2π 靠近O ，E P 向E k 转化注：T l g=2π（1）单摆周期与A 、m 无关（2）摆长l 是指悬挂点到摆球重心的距离（在某些变形单摆中，l 应理解为等效摆长）如：单线摆不容易直线摆动，容易椭圆摆动。

高考物理力学知识点之机械振动与机械波技巧及练习题附解析

高考物理力学知识点之机械振动与机械波技巧及练习题附解析一、选择题1．如图所示，在一条张紧的绳子上悬挂A 、B 、C 三个单摆，摆长分别为L 1、L 2、L 3，且L 1＜L 2＜L 3，现将A 拉起一较小角度后释放，已知当地重力加速度为g ，对释放A 之后较短时间内的运动，以下说法正确的是（）A ．C 的振幅比B 的大 B ．B 和C 的振幅相等 C ．B 的周期为2π2L g D ．C 的周期为2π1L g2．做简谐运动的物体，下列说法正确的是 A ．当它每次经过同一位置时，位移可能不同 B ．当它每次经过同一位置时，速度可能不同 C ．在一次全振动中通过的路程不一定为振幅的四倍 D ．在四分之一周期内通过的路程一定为一倍的振幅3．一列波在传播过程中遇到一个障碍物，发生了一定程度的衍射，一定能使衍射现象更明显的措施是A ．增大障碍物尺寸，同时增大波的频率。

B ．缩小障碍物尺寸，同时增大波的频率。

C ．增大障碍物尺寸，同时减小波的频率。

D ．缩小障碍物尺寸，同时减小波的频率。

4．沿x 轴正向传播的一列简谐横波在t=0时刻的波形如图所示，M 为介质中的一个质点，该波的传播速度为40m/s ，则t=s 时A ．质点M 对平衡位置的位移一定为负值B ．质点M 的速度方向与对平衡位置的位移方向相同C ．质点M 的加速度方向与速度方向一定相同D ．质点M 的加速度方向与对平衡位置的位移方向相同5．两个弹簧振子，甲的固有频率是100Hz ，乙的固有频率是400Hz ，若它们均在频率是300Hz 的驱动力作用下做受迫振动，则（） A ．甲的振幅较大，振动频率是100Hz B ．乙的振幅较大，振动频率是300HzC ．甲的振幅较大，振动频率是300HzD ．乙的振幅较大，振动频率是400Hz6．图甲所示为以O 点为平衡位置、在A 、B 两点间做简谐运动的弹簧振子，图乙为这个弹簧振子的振动图象，由图可知下列说法中正确的是A ．在t ＝0.2s 时，弹簧振子运动到O 位置B ．在t ＝0.1s 与t ＝0.3s 两个时刻，弹簧振子的速度相同C ．从t ＝0到t ＝0.2s 的时间内，弹簧振子的动能持续地减小D ．在t ＝0.2s 与t ＝0.6s 两个时刻，弹簧振子的加速度相同7．如图所示，质量为m 的物块放置在质量为M 的木板上，木板与弹簧相连，它们一起在光滑水平面上做简谐振动，周期为T ，振动过程中m 、M 之间无相对运动，设弹簧的劲度系数为k 、物块和木板之间滑动摩擦因数为μ，A ．若t 时刻和()t t +∆时刻物块受到的摩擦力大小相等，方向相反，则t ∆一定等于2T 的整数倍B ．若2Tt ∆=，则在t 时刻和()t t +∆时刻弹簧的长度一定相同 C ．研究木板的运动，弹簧弹力充当了木板做简谐运动的回复力D ．当整体离开平衡位置的位移为x 时，物块与木板间的摩擦力大小等于mkx m M+ 8．下图表示一简谐横波波源的振动图象．根据图象可确定该波的（）A ．波长，波速B ．周期，振幅C ．波长，振幅D ．周期，波速9．如图所示为一列沿x 轴负方向传播的简谐横波在t 1＝0时的波形图。

2019年高考物理一轮复习第十五章机械振动机械波第2讲机械波学案

第2讲机械波板块一主干梳理·夯实基础【知识点1】机械波横波和纵波Ⅰ1．机械波的形成和传播(1)产生条件①有波源；②有介质，如空气、水、绳子等。

(2)传播特点①传播振动形式、能量和信息；②介质中质点不随波迁移；③介质中各质点振动频率、振幅、起振方向都与波源相同。

2．机械波的分类【知识点2】横波的图象波速、波长、频率(周期)及其关系Ⅱ1.横波的图象(1)坐标轴：横轴表示各质点的平衡位置，纵轴表示该时刻各质点偏离各自平衡位置的位移。

(2)意义：表示在某一时刻各质点离开各自平衡位置的位移。

(3)图象(4)应用①可直接读取振幅A、波长λ，以及该时刻各质点偏离各自平衡位置的位移。

②可确定该时刻各质点加速度的方向，并能比较该时刻不同质点速度或加速度的大小。

③可结合波的传播方向确定各质点的振动方向，或结合某个质点的振动方向确定波的传播方向。

2．波长、波速、频率(周期)及其关系(1)波长λ：在波动中，偏离平衡位置位移(或者说振动相位)总是相同的两个相邻质点间的距离。

(2)波速v ：波在介质中的传播速度，由介质本身的性质决定。

(3)频率f ：由波源决定，等于波源的振动频率；与周期的关系为f ＝1T。

(4)波长、波速、频率和周期的关系：v ＝λf ＝λT。

【知识点3】波的干涉和衍射多普勒效应 Ⅰ 1．波的独立传播原理两列波相遇后彼此穿过，仍然保持各自的运动特征，即各自的波长、频率等保持不变，继续传播，就像没有跟另一列波相遇一样。

2．波的叠加几列波相遇时能够保持各自的运动特征，即各自的波长、频率等保持不变，继续传播，在它们重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波引起的振动，质点的位移(速度、加速度)等于这几列波单独传播时引起的位移(速度、加速度)的矢量和。

3．波的干涉和衍射的比较4．多普勒效应(1)定义：由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者接收到的波的频率发生变化的现象叫多普勒效应。

(2)规律：波源的频率不变，只是观察者接收到的波的频率发生变化。

高三物理教案：《机械振动和机械波》教学设计

高三物理教案：《机械振动和机械波》教学设计课前练习1．关于振幅的下列叙述中，正确的是A.振幅是振动物体离开平衡位置的最大距离B.振幅是表示振动强弱的物理量，振幅越大，振动的能量越大C.做简谐振动的质点在一个周期内通过的路程等于4倍振幅D.振幅越大，完成一次全振动的时间越长2.质点做简谐运动，从质点经过某一位置时开始计时，下列说法正确的是A.当质点再次经过此位置时，经过的时间为一个周期B.当质点的速度再次与零时刻的速度相同时，经过的时间为一个周期C.当质点加速度再次与零时刻的加速度相同时，经过的时间为一个周期D.当质点经过的路程为振幅的4倍时，经过的时间为一个周期3.下列说法中正确的是A.实际的自由振动必然是阻尼振动B.在外力作用下的振动是受迫振动C.阻尼振动的振幅越来越小D.受迫振动稳定后的频率与自身物理条件无关知识要点1．机械振动：指物体（或物体的一部分）,在某一位置（平衡位置）两侧所作的往复运动。

2．回复力：使物体回到平衡位置的合力。

回复力与向心力一样都是根据其作用的效果命名的。

3．全振动：振动物体完全恢复原来的运动状态所需要的最短过程叫一次全振动，也是物体连续通过四倍振幅的振动，物体完成一次全振动位移、速度恢复到原值。

4．振动的位移：指由平衡位置指向振子所在处的有向线段。

5.振幅A:物体离开平衡位置的最大距离，等于位移的最大值。

振幅是表示物体振动的强弱（或振动的能量的大小）的物理量。

6.周期T:振动物体完成一次全振动所需要的时间；频率是周期的倒数。

周期和频率都是表示振动快慢的物理量。

7.受迫振动:物体在周期性的驱动力的作用下的振动。

受迫振动的频率跟物体的固有频率无关，等于驱动力的频率。

在受迫振动中，驱动力的频率等于物体的固有频率时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振。

8.振幅越来越小的振动叫做阻尼振动。

振幅保持不变的振动即等幅振动，叫做无阻尼振动。

问题导引通过本节的复习，你要牢固掌握有关振动的概念，为后面复习简谐运动的规律作好准备。

机械振动机械波全章教学建议高三物理第一轮复习PPT课件北京海淀

简谐运动的对称性和周期性
2、一弹簧振子从O点开始做简谐运动，它从O点
第一次到达O点附近的M点，用了时间3 s,再经过 2s，振子再次经过M点，则振子第三次经过M点，还要经过时间 s。
14或10/3
灵活应用对称性
3、如图所示，一个轻弹簧竖直固定在水平地面上， M点为轻弹簧竖直放置时弹簧顶端位置，将一个小球轻放在弹簧上，在小球下落的过程中，小球以相同的动量通过A. B两点，历时0.1s，过B点后再经过0.1s，小球再一次通过B点，小球在 0.2s内通过的路程为6cm，N点为小球下落的最低点，则小球在下降的过程中： 0.2s M （1）下落到最低点的时间为； A O 6cm （2）下落的最大高度为； B
mg/(2k)
2、则当A振动到最高点时，物体A的加速度？
g/2
木箱对地面的压力为多少？
(M+m/2)g
灵活应用对称性
反馈.两木块m、M，用劲度系数为k的轻弹簧连在一起，M放在水平地面上，将木块m压下一段距离后释放，它就上下做简谐运动，如图.在振动过程中，木块M刚好不离开地面.则木块m的最大加速度和木块M对地面的最大压力为多少？
•机械波因其时间和空间对称性以及传播的双向性往往出现多解，从中可以培养思维的周密性。
专题一
简谐运动
简谐运动
1、简谐运动的动力学条件：F＝－kx A‘ A 平衡位置：回复力为零的位置。（不一定是平衡状态，如单摆）回复力F：沿振动方向上所受的合力，按效果命名。 2、描述振动的物理量：位移x：强调以平衡位置为起点，与原运动学定义不同。
（3）小球做简谐运动的振幅为
3cm
；
N
（4）小球在最低点N点的加速度大小