沪科版2020上海高二物理选修一 本章复习与测试（课件）.1

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1.简谐运动：如果物体在运动方向上所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成正比，并且总是指向 ，质点的运动就是简谐运动.2.平衡位置：物体在振动过程中 为零的位置.3.回复力(1)定义：使物体在 附近做往复运动的力.(2)方向：总是指向 .(3)来源：属于 力，可以是某一个力，也可以是几个力的 或某个力的 .平衡位置梳理知识点一、简谐运动的基本特征备知识回复力平衡位置平衡位置效果合力分力对简谐运动的理解提升关键能力例1　如图所示，小球在BC之间做简谐运动，当小球位于O点时，弹簧处于原长，在小球从C运动到O的过程中A.动能不断增大，加速度不断减小B.回复力不断增大，系统机械能守恒C.弹性势能不断减小，加速度不断增大D.弹性势能不断增大，加速度不断减小√做简谐运动的小球，从C到O的过程中逐渐靠近平衡位置，速度方向指向平衡位置，弹簧弹力充当回复力，也指向平衡位置，故速度方向与受力方向相同，所以合外力做正功，动能增大；同时由于偏离平衡位置的位移减小，由回复力公式F＝－kx可知，回复力逐渐减小，根据牛顿第二定律可知 F＝－kx＝ma，故加速度不断减小，故A正确；由上述分析可知回复力不断减小，整个系统只有系统内的弹簧弹力做功，故系统的机械能守恒，故B错误；在小球从C到O的过程中，弹簧形变量逐渐减小，故弹性势能逐渐减小，同时由上述分析可知，加速度也逐渐减小，故C、D错误.解析：例2　如图所示，劲度系数为k的轻弹簧下端悬挂一质量为M的圆盘，圆盘处于静止状态.现将质量为m的粘性小球自h高处由静止释放，与盘发生完全非弹性碰撞，不计空气阻力，重力加速度为g，下列说法正确的是A.圆盘将以碰后瞬间的位置作为平衡位置做简谐运动D.从碰后瞬时位置向下运动过程中，小球、圆盘与弹 簧组成的系统势能先减小后增大√因为简谐运动的平衡位置是物体能够自由静止的位置，即应是小球粘在盘子上一起静止的位置，所以应比开始位置偏下，故A错误；因为振幅为从平衡位置到最大位移处的距离，根据对称性，则小球和盘再次回到刚开始碰撞的位置时速度不为零，故开始的位置不是最大位移处，因为开始时Mg＝kx0，小球粘在盘子上一起静止的位置满足(m＋M)g＝kx2，解析：小球自h高处由静止释放，与盘发生完全非弹性碰撞，则mv＝(m＋M)v1，又因为v2＝2gh，从碰后瞬间位置向下运动过程中，小球的动能先增大后减小，故由能量守恒定律可得，小球、圆盘与弹簧组成的系统势能先减小后增大，故D正确.例3　小球做简谐运动，若从平衡位置O开始计时，经过0.5 s，小球第一次经过P点，又经过0.2 s，小球第二次经过P点，振子第三次经过P点可能是A.1.0 s B.2.4 s C.0.8 s D.2.2 s√若小球从O点开始向指向P点的方向振动，作出示意图如图甲所示则小球的振动周期为T1＝(0.5＋0.1)×4 s＝2.4 s，则该小球再经过时间Δt＝T1－0.2 s＝2.2 s，第三次经过P点；若小球从O点开始向背离P点的方向振动，作出示意图如图乙所示解析：1.简谐运动的表达式x＝ ，ωt＋φ0为 ，φ0为 ，ω为 ，ω＝____.2.简谐运动的振动图像表示做简谐运动的物体的 随时间变化的规律，是一条正弦曲线.Asin(ωt＋φ0)相位梳理初相位位移圆频率知识点二、简谐运动的表达式和图像备知识从振动图像可获取的信息(1)振幅A、周期T(或频率f )和初相位φ0(如图所示).(2)某时刻振动质点离开平衡位置的位移.(3)某时刻质点速度的大小和方向：曲线上各点切线的斜率的大小(即此切点的导数)和正负分别表示各时刻质点的速度大小和方向，速度的方向也可根据下一相邻时刻质点的位移的变化来确定.(4)某时刻质点的回复力和加速度的方向：回复力总是指向平衡位置，回复力和加速度的方向相同.(5)某段时间内质点的位移、回复力、加速度、速度、动能和势能的变化情况.例4　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、B两点之间做简谐运动，A、B为分居O点左右两侧的对称点.取水平向右为正方向，物体的位移x随时间t变化的正弦曲线如图乙所示，下列说法正确的是A.t＝0.6 s时，物体在O点右侧6 cm处B.物体在t＝0.2 s和t＝1.0 s时的速度 相同C.t＝1.2 s时，物体的加速度方向水平向右D.t＝1.0 s到t＝1.4 s的时间内，物体的加速度和速度都逐渐增大√由振动图像可知，t＝0.2 s时，物体从平衡位置向右运动，t＝1.0 s时，物体从平衡位置向左运动，速度方向不同，B错误；解析：t＝1.2 s时，物体到达A处，物体的加速度方向水平向右，C正确；t＝1.0 s到t＝1.2 s的时间内，物体向负向最大位移处运动，速度减小，加速度增大；t＝1.2 s到t＝1.4 s时间内，物体从负向最大位移处向平衡位置运动，则速度增大，加速度减小，D错误.例5　某质点的振动图像如图所示，下列说法正确的是A.1 s和3 s时刻，质点的速度相同B.1 s到2 s时间内，质点的速度与加速度方向相同C.简谐运动的表达式为y＝2sin(0.5πt＋1.5π) cmD.简谐运动的表达式为y＝2sin(0.5πt＋0.5π) cm√y－t图像上某点的切线的斜率表示速度；1 s和3 s时刻，质点的速度大小相等，方向相反，故A错误；1 s到2 s时间内，质点做减速运动，故加速度与速度反向，故B错误；解析：1.定义：如果细线的长度不可改变，细线的质量与小球相比可以忽略，球的直径与线的长度相比也可以忽略，这样的装置叫作单摆.(如图)2.简谐运动的条件：θ<5°.3.回复力：F＝mgsin θ.4.周期公式：T＝_________.(1)l为等效摆长，表示从悬点到摆球重心的距离.(2)g为当地重力加速度.知识点三、单摆及其周期公式备知识5.单摆的等时性：单摆的振动周期取决于 和 ，与振幅和摆球质量 .摆长l重力加速度g无关提升单摆的受力特征(3)单摆处于月球上时，重力加速度为g月；单摆在电梯中处于超重或失重状态时，重力加速度为等效重力加速度.例6　正在修建的楼房顶上固定一根不可伸长的细线垂到图示窗沿下，某同学想应用单摆原理测量窗的上沿到房顶的高度，他先将线的下端系上一个小球，当小球静止时，细线恰好与窗子上沿接触且保持竖直，球在最低点B时，球心到窗上沿的距离为l＝1 m.他打开窗户，让小球在垂直于墙的竖直平面内做小角度摆动，如图所示，从小球第1次通过图中的B点开始计用入到第21次通过B点共用时40 s.当地重力加速度g值取π2(m/s2)，根据以上数据，求：(1)该单摆的周期；答案　4 s　解析：(2)房顶到窗上沿的高度h.答案　8 m球心到窗上沿的距离l＝1 m，由于该单摆在左右两侧摆动的摆长变化，故周期公式为g值取π2(m/s2)，代入数据解得，房顶到窗上沿的高度为h＝8 m.例7　学校实验室中有甲、乙两单摆，其振动图像为如图所示的正弦曲线，则下列说法中错误的是A.甲、乙两单摆的摆球质量之比是1∶2B.甲、乙两单摆的摆长之比是1∶4C.t＝1.5 s时，两摆球的加速度方向相同D.3～4 s内，两摆球的势能均减少√单摆的周期和振幅与摆球的质量无关，无法求出甲、乙两单摆摆球的质量关系，A错误；解析：3～4 s内，由题图可知两摆球均向平衡位置运动，动能均增加，则两摆球的势能均减少，D正确.1.受迫振动(1)概念：系统在 作用下的振动.(2)振动特征：物体做受迫振动达到稳定后，物体振动的频率等于 的频率，与物体的固有频率 .2.共振(1)概念：当驱动力的频率等于 时，物体做受迫振动的振幅达到最大的现象.(2)共振的条件：驱动力的频率等于 .梳理驱动力驱动力无关固有频率固有频率知识点四、受迫振动和共振备知识(3)共振的特征：共振时 最大.(4)共振曲线(如图所示).f＝f0时，A＝ ，f与f0差别越大，物体做受迫振动的振幅 .振幅Am越小简谐运动、受迫振动和共振的比较例8　如图所示，一个竖直圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个T形支架在竖直方向振动，T形支架下面连接一个轻弹簧和小球组成的振动系统，小球浸没在水中，当小球振动稳定时A.小球振动的频率与圆盘转速无关B.小球振动的振幅与圆盘转速无关C.圆盘的转速越大，小球振动的频率越大D.圆盘的转速越大，小球振动的振幅越大√小球振动的频率与圆盘转速有关，小球做受迫振动，小球振动频率等于圆盘转动的频率，圆盘的转速越大，小球振动的频率越大，A错误，C正确；小球振动的振幅与圆盘转速有关，圆盘转动的频率越接近小球和弹簧组成的系统的固有频率，小球的振幅越大，B、D错误.解析：例9　如图所示为两个单摆做受迫振动的共振曲线，则下列说法正确的是A.若两个受迫振动分别在月球上和地球上进行(g地>g月)，且摆长相等， 则图线Ⅱ表示月球上单摆的共振曲线B.若两个单摆的受迫振动是在地球上同一地点进行 的，则两个单摆的摆长之比LⅠ∶LⅡ＝25∶4C.若摆长均约为1 m，则图线Ⅰ是在地面上完成的D.若两个单摆在同一地点均发生共振，图线Ⅱ表示的单摆的能量一定大 于图线Ⅰ表示的单摆的能量√题图所示的图线中振幅最大处对应的频率应与做受迫振动的单摆的固有频率相等，从图线上可以看出，两单摆的固有频率fⅠ＝0.2 Hz，fⅡ＝0.5Hz.解析：单摆的能量除了与振幅有关，还与摆球质量有关，由于两摆球质量关系未知，故不能比较两摆的能量，D错误.仓颉之初作书盖依类象形故谓之文其形声相益即谓之字文者物象之本字者言孳乳而浸多也著于竹帛谓之仓颉之初作书盖依类象形故谓之文其形声相益即谓之字文者物象之本字者言孳乳而