2027年高考物理一轮复习 课件 08-第八章 机械振动 机械波-第一讲 机械振动

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第八章 机械振动 机械波
考点一 简谐运动的特征
考点二 简谐运动的表达式和图像
考点三 单摆及其周期公式
考点四 受迫振动和共振
课标要求 通过实验，认识简谐运动的特征；能用公式和图像描述简谐运动；通过实验，探究单摆的周期与摆长的定量关系；知道单摆周期与摆长、重力加速度的关系；会用单摆测量重力加速度的大小；通过实验，认识受迫振动的特点；了解产生共振的条件及其应用。
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__________。（3）来源：振动物体所受的沿振动方向的合力。回复力属于效果力。
4. 描述简谐运动的物理量
5. 简谐运动的两种模型
1. 简谐运动就是振子运动轨迹为正弦曲线的运动。( )
2. 简谐运动是一种匀变速直线运动。( )
3. 弹簧振子的位移是从平衡位置指向振子所在位置的有向线段。( )
4. 振幅是振动物体离开平衡位置的最大位移，它是矢量。( )
5. 简谐运动的回复力可以是恒力。( )
6. 弹簧振子每次经过平衡位置时，位移为0、动能最大。 ( )
7. 相位反映了振动物体的振动步调。( )
教材挖掘 （教科版选择性必修第一册第二章第2节） 如图是弹簧振子在振动过程中各个位置的动能、弹性势能随位置变化的图像，从图像中可以得到弹簧振子振动系统与能量对应的哪些关系？
提示：振动系统只发生动能和势能的相互转化，机械能守恒；在最大位移处势能最大，动能为0，在平衡位置处动能最大，势能最小。
A. 位移最大，方向为正B. 速度最大，方向为正C. 加速度最大，方向为负D. 受到的回复力大小为0
总结归纳简谐运动的五个特征#1.1
（3）图像反映的是______随时间的变化规律，随时间的增加而延伸，图像不代表质点运动的轨迹。
提示：简谐运动是匀速圆周运动的一个分运动，一个匀速圆周运动可以分解为两个简谐运动，这两个简谐运动的振幅相同，周期相同。
（2）确定质点在任一时刻的位移。（3）判断各时刻质点的振动方向。
①若下一时刻位移增大，质点的振动方向是远离平衡位置；②若下一时刻位移减小，质点的振动方向是指向平衡位置。
（4）判断质点各时刻的加速度（回复力）的大小和方向。
（5）判断质点各时刻的势能、动能的大小：质点的位移越大，它所具有的势能越大，动能越小。
例3 （2025·广东湛江模拟）水袖舞表演梦幻浪漫，光影交错的舞台上，舞者长袖轻扬。如果某段时间里水袖波形可视为简谐波，如图所示为舞者表演过程中的水袖上的一质点做简谐运动的位移随时间变化的图线，则下列关于质点的运动描述正确的是( )
A. B. C. D.
例7 （2025·四川卷·5，4分）如图所示，甲、乙、丙、丁四个小球用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上，从左至右摆长依次增加，小球静止在纸面所示竖直平面内。将四个小球垂直于纸面向外拉起一小角度，由静止同时释放。释放后小球都做简谐运动。当小球甲完成2个周期的振动时，小球丙恰好到达与小球甲同侧最高点，同时小球乙、丁恰好到达另一侧最高点。则( )
A. B. C. D.
1. 受迫振动（1）概念：系统在驱动力作用下的振动。（2）振动特征：受迫振动的频率等于________的频率，与系统的固有频率无关。
（1）概念：驱动力的频率等于系统的__________时，受迫振动的振幅最大的现象。
（2）共振条件：驱动力的频率等于系统的固有频率。（3）特征：共振时______最大。
（4）共振曲线：如图所示。
1. 受迫振动的频率与振动系统的固有频率无关。( )
2. 驱动力频率越大，物体的振幅越大。( )
3. 做受迫振动的物体一定会发生共振。( )
4. 阻尼振动的频率随振幅的减小而不断减小。( )
例9 下列说法正确的是( )
A. 阻尼振动的振幅越来越小，周期也越来越小B. 自由振动是受周期性外力作用下的振动C. 受迫振动稳定后的频率等于自身固有频率D. 当驱动力的频率等于振动物体的固有频率时，受迫振动的振幅最大
[解析] 阻尼振动的振幅减小，但其振动周期由系统自身性质决定，保持不变，A错误；自由振动是系统不受周期性外力作用的振动，周期性外力作用的振动是受迫振动，B错误；受迫振动稳定后的频率等于驱动力的频率，而非固有频率，C错误；当驱动力的频率等于固有频率时，发生共振，振幅最大，故D正确。
例10 （2025·湖北部分名校联考）在机械振动中，关于共振现象，以下说法正确的是( )
总结归纳自由振动、受迫振动和共振的比较