41　第七章　第1节　机械振动.docxVIP

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[教师备选资源]

考情分析

简谐运动、振动图像

2024·甘肃卷·T5、2024·浙江1月选考·T10、2023·山东卷·T10、2022·河北卷·T16(1)、2022·重庆卷·T16(1)、2022·湖南卷·T16(1)、2021·全国甲卷·T34(2)

机械波

2024·江西卷·T6、2024·江苏卷·T7、2024·湖南卷·T2、2024·山东卷·T9、2024·安徽卷·T3、2024·新课标·T6、2023·湖南卷·T3、2023·新课标卷·T14、2022·北京卷·T6、2022·广东卷·T16(1)

波的图像

2024·广东卷·T3、2024·全国甲卷·T34(1)、2023·全国甲卷·T34(2)、2022·全国甲卷·T34(1)、2022·浙江6月选考·T16、2022·辽宁卷·T3

振动图像和波的图像

2023·全国乙卷·T34(1)、2023·湖北卷·T7、2023·海南卷·T4、2022·山东卷·T9、2021·辽宁卷·T7、2021·山东卷·T10

波的干涉和反射

2024·浙江1月选考·T15、2023·浙江6月选考·T11、2022·全国乙卷·T34(1)、2022·浙江1月选考·T15、2021·浙江1月选考·T13

多普勒效应

2020·全国卷Ⅰ·T34(1)

实验：用单摆测量重力加速度

2024·湖北卷·T12、2023·新课标卷·T23

备考策略

1．掌握简谐运动的规律，理解单摆的周期公式，知道共振的条件及应用。

2．理解振动图像和波的图像，能将二者结合起来分析振动和波动规律。

3．关注生活中有关机械波的现象，如干涉、衍射、多普勒效应等，了解共振筛、地震波、多普勒彩超原理。

4．注重实验原理、实验操作、数据处理方法的复习，会用单摆测量重力加速度。

第1节机械振动

[学习目标]1．认识简谐运动，理解简谐运动的表达式和图像。

2．知道单摆，理解并熟记单摆的周期公式。

3．认识受迫振动，了解产生共振的条件及其应用。

1．简谐运动

(1)定义：如果物体的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图像是一条正弦曲线，这样的振动是一种简谐运动。

(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：做简谐运动的物体受到的指向平衡位置的力。

②方向：总是指向平衡位置。

③性质：属于效果力。

④来源：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．简谐运动的公式和图像

(1)简谐运动的表达式

①动力学表达式：F＝－kx，其中“－”表示回复力与位移的方向相反。

②运动学表达式：x＝A_sin_(2πft＋φ0)，其中A代表振幅，2πf代表简谐运动的快慢，2πft＋φ0代表简谐运动的相位，φ0叫作初相。

(2)简谐运动的图像

①从平衡位置开始计时：函数表达式为x＝A_sin_(2πft)，图像如图甲所示。

②从最大位移处开始计时：函数表达式为x＝Asin2π

3．单摆

(1)构成：细线的长度不可改变，细线的质量和小球相比可以忽略，球的直径和细线的长度相比也可以忽略，这样的装置就叫作单摆。

(2)回复力：重力G沿圆弧切线方向的分力。

(3)运动规律：摆角很小时，单摆的振动可近似视为简谐运动。

(4)周期：T＝2πlg

4．受迫振动和共振

(1)受迫振动

①概念：系统在驱动力作用下的振动。

②特征：做受迫振动的物体的周期(或频率)等于驱动力的周期(或频率)，而与物体的固有周期(或频率)无关。

(2)共振

①概念：驱动力的频率等于振动物体的固有频率时，受迫振动的振幅达到最大值的现象。

②共振的条件：驱动力的频率等于固有频率。

③共振的特征：共振时振幅最大。

④共振曲线：f＝f0时，A＝Am，f与f0差别越大，物体做受迫振动的振幅越小，如图所示。

1．易错易混辨析

(1)简谐运动平衡位置就是质点合力为零的位置。 (×)

(2)周期、频率和振幅都是表征物体做简谐运动快慢程度的物理量。 (×)

(3)振幅就是简谐运动物体的位移。 (×)

(4)简谐运动的回复力可以是恒力。 (×)

(5)物体做受迫振动时，其振动频率与固有频率无关。 (√)

(6)简谐运动的图像描述的是振动物体的轨迹。 (×)

(7)单摆在任何情况下的运动都是简谐运动。 (×)

2．(人教版选择性必修第一册改编)如图所示，弹簧振子在B、C间振动，O为平衡位置，BO＝OC＝5cm。若振子从B到C的运动时间是1s，则下列说法中正确的是()

A．振子从B经O到C完成一次全振动

B．振动周期是1s，振幅是10cm

C．经过两次全振动，振子通过的路程是20cm

D．从B开始经过3s，振子通过的路程是30cm

D[振子从B→O→C