《高三物理一輪復(fù)習(xí) 第十二章 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 1 簡諧運(yùn)動(dòng) 簡諧運(yùn)動(dòng)的圖象課件》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高三物理一輪復(fù)習(xí) 第十二章 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 1 簡諧運(yùn)動(dòng) 簡諧運(yùn)動(dòng)的圖象課件（45頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 1.本 章 在 新 課 標(biāo) 地 區(qū) 屬 于 選 考 內(nèi) 容 ， 出 現(xiàn) 大 型 綜 合 題 的 可 能 性 不 大 ， 但 作 為 模 塊3-4中 相 對(duì) 獨(dú) 立 的 一 部 分 內(nèi) 容 (另 一 部 分 是 光 學(xué) 知 識(shí) )， 命 題 的 可 能 性 幾 乎 是 100%，題 型 可 以 是 選 擇 題 ， 也 可 以 是 計(jì) 算 題 .2.該 部 分 內(nèi) 容 重 點(diǎn) 考 查 基 礎(chǔ) 知 識(shí) ， 拓 展 性 題目 不 多 ， 復(fù) 習(xí) 時(shí) 不 宜 過 深 .其 中 命 題 頻 率 較 高 的 是 簡 諧 運(yùn) 動(dòng) 的 特 點(diǎn) 和 圖 象 、 波 的 圖象 以 及 波 長 、 頻 率 (周 期

2、 )、 波 速 的 關(guān) 系 ， 一 道 題 往 往 考 查 多 個(gè) 概 念 和 規(guī) 律 ， 特 別是 通 過 波 的 圖 象 綜 合 考 查 理 解 能 力 、 推 理 能 力 和 空 間 想 象 能 力 .3.預(yù) 計(jì) 2017年 的 命題 還 是 會(huì) 圍 繞 簡 諧 運(yùn) 動(dòng) 的 特 點(diǎn) 和 圖 象 、 波 的 圖 象 以 及 波 長 、 頻 率 (周 期 )、 波 速 的關(guān) 系 等 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 命 題 ； 由 于 考 試 大 綱 還 規(guī) 定 了 “ 探 究 單 擺 的 運(yùn) 動(dòng) 、 用 單 擺 測定 重 力 加 速 度 ” 的 實(shí) 驗(yàn) ， 因 此 該 實(shí) 驗(yàn) 也 有 命 題 的 可 能 性

3、 ， 不 可 不 防 . 最 新 考 綱 提 示1.簡 諧 運(yùn) 動(dòng) ( )2.簡 諧 運(yùn) 動(dòng) 的 公 式 和 圖 象 ( )3.單 擺 、 周 期 公 式 ( )4.受 迫 振 動(dòng) 和 共 振 ( )5.機(jī) 械 波 ( )6.橫 波 和 縱 波 ( )7.橫 波 的 圖 象 ( )8.波 速 、 波 長 和 頻 率 (周 期 )的 關(guān) 系 ( )9.波 的 干 涉 和 衍 射 現(xiàn) 象 ( )10.多 普 勒 效 應(yīng) ( )11.實(shí) 驗(yàn) ： 探 究 單 擺 的 運(yùn) 動(dòng) 、 用 單 擺 測 定重 力 加 速 度 命 題 熱 點(diǎn) 預(yù) 測1.本 章 考 查 的 重 點(diǎn) 有 簡 諧 運(yùn) 動(dòng) 的 概 念

4、、規(guī) 律 ， 單 擺 的 周 期 ， 波 的 形 成 ， 波 的圖 象 ， 以 及 波 速 、 波 長 和 頻 率 的 關(guān) 系 .2.振 動(dòng) 圖 象 ,波 的 圖 象 及 單 擺 的 周 期 公式 是 高 考 的 熱 點(diǎn) 問 題 ,要 求 能 讀 取 圖 象信 息 ,并 歸 納 ,討 論 振 動(dòng) 規(guī) 律 或 波 的 傳 播規(guī) 律 .3.波 的 干 涉 和 衍 射 是 波 特 有 的 現(xiàn) 象 ,在 高考 中 常 結(jié) 合 一 些 生 活 中 的 實(shí) 例 進(jìn) 行 考查 .4.復(fù) 習(xí) 本 章 內(nèi) 容 時(shí) ,要 注 意 振 動(dòng) 和 波 的 多解 性 問 題 ,特 別 是 與 波 動(dòng) 有 關(guān) 的 STS問

5、 題和 有 關(guān) 的 探 究 性 問 題 ,如 探 究 單 擺 的 規(guī)律 ,受 迫 振 動(dòng) 的 規(guī) 律 等 . 1.概 念 :如 果 質(zhì) 點(diǎn) 的 位 移 與 時(shí) 間 的 關(guān) 系 遵 從 正 弦 函 數(shù) 的規(guī) 律 ,即 它 的 振 動(dòng) 圖 象 (xt圖 象 )是 一 條 正 弦 曲 線 ,這 樣 的 振動(dòng) 叫 簡 諧 振 動(dòng) .2.動(dòng) 力 學(xué) 表 達(dá) 式 F=-kx.運(yùn) 動(dòng) 學(xué) 表 達(dá) 式 x=Asin(t+).一 、 簡 諧 運(yùn) 動(dòng) 基 礎(chǔ) 自 主 梳 理3.描 述 簡 諧 運(yùn) 動(dòng) 的 物 理 量(1)位 移 x:由 平 衡 位 置 指 向 所 在 位 置 的 有 向 線 段 表 示 振 動(dòng) 位

6、 移 ,是 矢 量 .(2)振 幅 A:振 動(dòng) 物 體 離 開 平 衡 位 置 的 最 大 距 離 ,是 標(biāo) 量 ,表 示 振 動(dòng) 的 強(qiáng) 弱 .(3)周 期 T和 頻 率 f:做 簡 諧 運(yùn) 動(dòng) 的 物 體 完 成 一 次 全 振 動(dòng) 所 需 要 的 時(shí) 間 叫周 期 ,而 頻 率 則 等 于 單 位 時(shí) 間 內(nèi) 完 成 全 振 動(dòng) 的 次 數(shù) ； 它 們 是 表 示 振 動(dòng)快 慢 的 物 理 量 .二 者 互 為 倒 數(shù) 關(guān) 系 . 4.簡 諧 運(yùn) 動(dòng) 的 圖 象(1)物 理 意 義 :表 示 振 子 的 位 移 隨 時(shí) 間 變 化 的 規(guī) 律 ,為 正 弦 (或 余 弦 )曲 線 .(2

7、)從 平 衡 位 置 開 始 計(jì) 時(shí) ,函 數(shù) 表 達(dá) 式 為 x=Asin t,圖 象 如 圖 甲 所 示 .甲從 最 大 位 移 處 開 始 計(jì) 時(shí) ,函 數(shù) 表 達(dá) 式 為 x=Acos t,圖 象 如 圖 乙 所 示 .乙 基 礎(chǔ) 自 主 梳 理5.簡 諧 運(yùn) 動(dòng) 的 能 量簡 諧 運(yùn) 動(dòng) 過 程 中 動(dòng) 能 和 勢 能 相 互 轉(zhuǎn) 化 ,機(jī) 械 能 守 恒 ,振 動(dòng) 能 量 與 振 幅有 關(guān) ,振 幅 越 大 ,能 量 越 大 .(1)簡 諧 運(yùn) 動(dòng) 的 圖 象 和 簡 諧 運(yùn) 動(dòng) 的 軌 跡 相 同 嗎 ？ 為 什 么 ？ (2)簡 諧 運(yùn)動(dòng) 的 位 移 與 必 修 1中 所 學(xué)

8、的 直 線 運(yùn) 動(dòng) 的 位 移 有 何 區(qū) 別 ？ (3)在 一 個(gè) 周期 T內(nèi) ， 質(zhì) 點(diǎn) 的 路 程 與 振 幅 有 何 關(guān) 系 ？ 1/2T、 1/4T呢 ？ 提 示 ： (1)不 同 .簡 諧 運(yùn) 動(dòng) 的 圖 象 描 述 的 是 振 動(dòng) 質(zhì) 點(diǎn) 的 位 移 (一 個(gè) 物 理量 )隨 時(shí) 間 變 化 的 規(guī) 律 ， 而 軌 跡 是 質(zhì) 點(diǎn) 運(yùn) 動(dòng) 的 徑 跡 .(2)簡 諧 運(yùn) 動(dòng) 的 位移 是 以 平 衡 位 置 為 參 考 點(diǎn) ， 與 位 置 對(duì) 應(yīng) ， 是 時(shí) 刻 的 函 數(shù) ， 總 是 從 平衡 位 置 指 向 質(zhì) 點(diǎn) 所 在 的 位 置 ;直 線 運(yùn) 動(dòng) 的 位 移 是 以 物

9、 體 的 初 始 位 置為 參 考 點(diǎn) ， 與 過 程 對(duì) 應(yīng) ， 是 時(shí) 間 的 函 數(shù) ， 是 從 初 始 位 置 指 向 質(zhì) 點(diǎn) 所在 的 位 置 .(3)一 個(gè) 周 期 T內(nèi) ， 路 程 等 于 4個(gè) 振 幅 ， 1/2T內(nèi) 路 程 等 于 2個(gè)振 幅 ， 但 1/4T內(nèi) 路 程 可 能 等 于 1個(gè) 振 幅 ， 也 可 能 小 于 一 個(gè) 振 幅 . 基 礎(chǔ) 自 主 梳 理二 、 簡 諧 運(yùn) 動(dòng) 的 兩 種 基 本 模 型 單 擺 做 簡 諧 運(yùn) 動(dòng) 的 回 復(fù) 力 是 由 懸 線 的 拉 力 和 重 力 的合 力 提 供 的 嗎 ？提 示 ： 不 是 .單 擺 做 簡 諧 運(yùn) 動(dòng)

10、的 回 復(fù) 力 是 由 重 力 沿 軌 跡 切 線 方 向 的分 力 提 供 的 ， 重 力 沿 垂 直 于 軌 跡 切 線 方 向 的 另 一 個(gè) 分 力 與 懸 線 的拉 力 一 起 提 供 向 心 力 三 、 受 迫 振 動(dòng) 和 共 振1.受 迫 振 動(dòng) :物 體 在 周 期 性 驅(qū) 動(dòng) 力 作 用 下 的 振 動(dòng) .做 受 迫 振 動(dòng) 的 物 體 ,它 的 周 期 (或 頻 率 )等 于 驅(qū) 動(dòng) 力 的 周 期 (或 頻 率 ),而 與 物 體 的 固 有 周 期(或 頻 率 )無 關(guān) .2.共 振 :做 受 迫 振 動(dòng) 的 物 體 ,它 的 固 有 頻 率 與 驅(qū) 動(dòng) 力 的 頻 率

11、 越 接 近 ,其振 幅 就 越 大 ,當(dāng) 二 者 相 等 時(shí) ,振 幅 達(dá) 到 最 大 ,這 就 是 共 振 現(xiàn) 象 .共 振 曲線 如 圖 所 示 . 要 點(diǎn) 研 析 突 破位 置 或 時(shí) 間 相 同 的 物 理 量 不 同 的 物 理 量在 同 一 位 置 P點(diǎn) 位 移 、 回 復(fù) 力 、 加速 度 、 機(jī) 械 能 速 度 大 小 相 等 ， 方 向 可能 相 同 、 可 能 相 反關(guān) 于 平 衡 位 置 對(duì) 稱的 P點(diǎn) 和 P點(diǎn) 機(jī) 械 能 位 移 、 回 復(fù) 力 、 加 速 度大 小 相 等 ， 方 向 相 反 ；速 度 大 小 相 等 ， 方 向 可能 相 同 、 可 能 相 反

12、經(jīng) t=nT(n為 正 整 數(shù) ) 所 有 物 理 量 都 相 同 經(jīng)t=(2n+1)T/2(n=0,1,2) 機(jī) 械 能 位 移 、 回 復(fù) 力 、 加 速 度 、速 度 大 小 相 等 ， 方 向 相反 要 點(diǎn) 研 析 突 破例 1 (2016 黃 岡 中 學(xué) 三 月 月 考 )(1)(多 選 )某 質(zhì) 點(diǎn) 做 簡 諧 運(yùn) 動(dòng) ， 其 位 移隨 時(shí) 間 變 化 的 關(guān) 系 式 為 x=Asin4t,則 質(zhì) 點(diǎn) ( )A.第 1 s末 與 第 3 s末 的 位 移 相 同B.第 1 s末 與 第 3 s末 的 速 度 相 同C.3 s末 至 5 s末 的 位 移 方 向 都 相 同D.3 s

13、末 至 5 s末 的 速 度 方 向 都 相 同 (2)彈 簧 振 子 以 O點(diǎn) 為 平 衡 位 置 ， 在 B、 C兩 點(diǎn) 間 做 簡 諧 運(yùn) 動(dòng) ， 在 t 0時(shí) 刻 ， 振 子 從O、 B間 的 P點(diǎn) 以 速 度 v向 B點(diǎn) 運(yùn) 動(dòng) ； 在 t 0.2 s時(shí) ， 振 子 速 度 第 一 次 變 為 -v； 在 t0.5 s時(shí) ， 振 子 速 度 第 二 次 變 為 -v. 求 彈 簧 振 子 振 動(dòng) 周 期 T. 若 B、 C之 間 的 距 離 為 25 cm， 求 振 子 在 4.0 s內(nèi) 通 過 的 路 程 . 若 B、 C之 間 的 距 離 為 25 cm.從 平 衡 位 置 計(jì)

14、時(shí) ， 寫 出 彈 簧 振 子 位 移 表 達(dá) 式 ， 并 畫出 彈 簧 振 子 的 振 動(dòng) 圖 象 .思 維 導(dǎo) 引 : 振 動(dòng) 圖 象 坐 標(biāo) 值 的 正 負(fù) 與 圖 象 斜 率 的 正 負(fù) 各 代 表 什 么 的 方 向 ？ 0.2 s后 振 子 第 一 次 變 為 -v,是 否 只 有 唯 一 情 形 與 之 對(duì) 應(yīng) ； 4.0 s是 否 相 當(dāng) 于 若 干 個(gè) 完 整 周 期 ， 若 不 是 ， 所 經(jīng) 過 的 路 程 如 何 求 解 ？ 要 點(diǎn) 研 析 突 破解 析 ： (1)由 x=Asin(/4)t知 ， =/4,由 =2/T， 知 T=8 s， 畫 出 質(zhì) 點(diǎn)做 簡 諧 運(yùn)

15、動(dòng) 的 位 移 時(shí) 間 圖 象 如 圖 所 示 .由 圖 象 可 知 第 1 s末 與 第 3 s末 位 移 大 小 相 等 且 都 為 正 值 ， A對(duì) ； 第 1 s末 與 第 3 s末 速 度 大 小 相 等 方 向 相 反 ， B錯(cuò) ； 3 s末 至 4 s末 的 位 移 為正 .4 s末 至 5 s末 的 位 移 為 負(fù) ， C錯(cuò) ;3 s末 至 5 s末 質(zhì) 點(diǎn) 正 從 正 向 位 移 處 向 負(fù) 向 位 移 處 運(yùn) 動(dòng) ， 運(yùn) 動(dòng) 方 向 不 變 ， D對(duì) . (2) 彈 簧 振 子 簡 諧 運(yùn) 動(dòng) 示 意 圖 如 圖由 對(duì) 稱 性 可 得 ： T=0.5 2 s=1.0 s 若

16、 B、 C之 間 距 離 為 25 cm，則 振 幅 A=1/2 25 cm=12.5 cm振 子 4.0 s內(nèi) 通 過 的 路 程 s=4 4 12.5 cm=200 c 根 據(jù) x=Asin t,A=12.5 cm,=2/T=2得 x=12.5sin 2t(cm).振 動(dòng) 圖 象 為答 案 ： (1)AD(2) 1.0 s 200 cm x=12.5sin 2t(cm)圖 象 見 解 析 感 悟 提 升 ： 明 確 一 個(gè) 全 振 動(dòng) 過 程 中 各 個(gè) 物 理 量 的 變 化 情 況 .熟 悉 各 個(gè) 物 理 量 之 間 的聯(lián) 系 . 要 點(diǎn) 研 析 突 破1.(多 選 )(2016 樂

17、 山 市 高 三 二 診 )如 圖 甲 所 示 為 以 O點(diǎn) 為 平 衡 位 置 ，在 A、 B兩 點(diǎn) 間 做 簡 諧 運(yùn) 動(dòng) 的 彈 簧 振 子 ， 圖 乙 為 這 個(gè) 彈 簧 振 子 的 振 動(dòng)圖 象 ， 由 圖 可 知 下 列 說 法 中 正 確 的 是 ( )A.在 t=0.2 s時(shí) ， 彈 簧 振 子 的 加 速 度 為 正 向 最 大B.在 t=0.1 s與 t=0.3 s兩 個(gè) 時(shí) 刻 ， 彈 簧 振 子 在 同 一 位 置C.從 t=0到 t=0.2 s時(shí) 間 內(nèi) ， 彈 簧 振 子 做 加 速 度 增 大 的 減 速 運(yùn) 動(dòng) D.在 t=0.6 s時(shí) ， 彈 簧 振 子 有

18、最 小 的 彈 性 勢 能 解 析 ： 解 析 :t=0.2 s時(shí) ， 彈 簧 振 子 的 位 移 為 正 向 最 大 值 ， 而 彈 簧 振 子的 加 速 度 與 位 移 大 小 成 正 比 ， 方 向 與 位 移 方 向 相 反 ， A項(xiàng) 錯(cuò) 誤 ； 在t=0.1 s與 t=0.3 s兩 個(gè) 時(shí) 刻 ， 彈 簧 振 子 的 位 移 相 同 ， B項(xiàng) 正 確 ； 從 t=0到 t=0.2 s時(shí) 間 內(nèi) ， 彈 簧 振 子 從 平 衡 位 置 向 最 大 位 移 處 運(yùn) 動(dòng) ， 位 移 逐漸 增 大 ， 加 速 度 逐 漸 增 大 ， 加 速 度 方 向 與 速 度 方 向 相 反 ， 彈 簧

19、 振 子做 加 速 度 增 大 的 減 速 運(yùn) 動(dòng) ， C項(xiàng) 正 確 ； 在 t=0.6 s時(shí) ， 彈 簧 振 子 的 位 移為 負(fù) 向 最 大 值 ， 即 彈 簧 的 形 變 量 最 大 ， 彈 簧 振 子 的 彈 性 勢 能 最 大 ，D項(xiàng) 錯(cuò) 誤 .答 案 ： BC 要 點(diǎn) 研 析 突 破2.(2014 浙 江 卷 )一 位 游 客 在 千 島 湖 邊 欲 乘 坐 游 船 ， 當(dāng) 日 風(fēng) 浪 較 大 ， 游 船 上 下 浮 動(dòng) .可 把 游 船 浮 動(dòng) 簡 化 成 豎 直 方 向 的 簡 諧 運(yùn) 動(dòng) ， 振 幅 為 20 cm， 周 期 為 3.0 s.當(dāng) 船 上 升到 最 高 點(diǎn) 時(shí)

20、， 甲 板 剛 好 與 碼 頭 地 面 平 齊 .地 面 與 甲 板 的 高 度 差 不 超 過 10 cm時(shí) ， 游客 能 舒 服 地 登 船 .在 一 個(gè) 周 期 內(nèi) ， 游 客 能 舒 服 登 船 的 時(shí) 間 是 導(dǎo) 學(xué) 號(hào) 36280176( )A.0.5 s B.0.75 s C.1.0 s D.1.5 s解 析 ： 本 題 考 查 簡 諧 運(yùn) 動(dòng) 的 知 識(shí) 點(diǎn) 和 建 模 能 力 .從 平 衡 位 置 開 始 計(jì) 時(shí) ， 游 船 的 振 動(dòng)方 程 x 20 sin (2/3)t cm， 游 客 要 舒 服 地 登 船 需 滿 足 的 條 件 x 20-x 10， 解 得0.25

21、s t 1.25 s， 故 游 客 能 舒 服 地 登 船 的 時(shí) 間 t 1.0 s， 選 項(xiàng) C正 確 . 答 案 : C 要 點(diǎn) 研 析 突 破簡 諧 運(yùn) 動(dòng) 的 圖 象1.圖 象 的 意 義振 動(dòng) 圖 象 描 述 單 個(gè) 質(zhì) 點(diǎn) 不 同 時(shí) 刻 的 位 移 ,其 形 狀 與 計(jì) 時(shí) 起 點(diǎn) 及 正 方向 的 規(guī) 定 有 關(guān) .簡 諧 運(yùn) 動(dòng) 的 圖 象 是 一 條 正 弦 曲 線 (或 余 弦 曲 線 ),如 圖 所示 . 要 點(diǎn) 研 析 突 破2.簡 諧 運(yùn) 動(dòng) 圖 象 的 應(yīng) 用從 圖 象 可 以 讀 出 以 下 信 息 :(1)振 幅 A,周 期 T(注 意 單 位 ),頻 率

22、.(2)某 一 時(shí) 刻 振 動(dòng) 質(zhì) 點(diǎn) 離 開 平 衡 位 置 的 位 移 .(3)某 時(shí) 刻 質(zhì) 點(diǎn) 所 受 的 回 復(fù) 力 ,加 速 度 和 速 度 的 方 向 .方 向 判 定 方 法 : 因 回 復(fù) 力 總 是 指 向 平 衡 位 置 ,故 回 復(fù) 力 和 加 速 度 在 圖 象 上 總 是 指 向 t軸 . 速 度 方 向 可 以 通 過 下 一 時(shí) 刻 位 移 的 變 化 來 判 定 ,下 一 時(shí) 刻 位 移 若 增 加 ,振 動(dòng) 質(zhì) 點(diǎn)的 速 度 方 向 就 是 遠(yuǎn) 離 t軸 ,下 一 時(shí) 刻 位 移 若 減 小 ,振 動(dòng) 質(zhì) 點(diǎn) 的 速 度 方 向 就 是 指 向 t軸 . (

23、4)某 段 時(shí) 間 內(nèi) 質(zhì) 點(diǎn) 的 位 移 ,回 復(fù) 力 ,加 速 度 ,速 度 ,動(dòng) 能 ,勢 能 的 變 化 情 況 . (1)簡 諧 運(yùn) 動(dòng) 的 圖 象 描 述 的 并 非 是 振 動(dòng) 質(zhì) 點(diǎn) 的 運(yùn) 動(dòng) 軌 跡 .(2)位 移 的 大 小 和 方 向 都 是 相 對(duì) 平 衡 位 置 來 說 的 ,是 從 平 衡 位 置 指 向 所 在位 置 的 矢 量 . 要 點(diǎn) 研 析 突 破例 2 (2016 黃 岡 市 期 末 調(diào) 考 )一 質(zhì) 點(diǎn) 做 簡 諧 運(yùn) 動(dòng) ， 其 位 移 和 時(shí) 間 關(guān) 系 如 圖 所 示 .(1)求 t 0.25 10-2 s時(shí) 的 位 移 大 小 ；(2)在 1

24、.5 10-22 10-2 s的 振 動(dòng) 過 程 中 ， 質(zhì) 點(diǎn) 的 位 移 、 回 復(fù) 力 、 速 度 、 動(dòng) 能 、 勢 能如 何 變 化 ？(3)在 08.5 10-2 s時(shí) 間 內(nèi) ， 質(zhì) 點(diǎn) 的 路 程 、 位 移 大 小 各 多 大 ？思 維 導(dǎo) 引 : 位 移 時(shí) 間 關(guān) 系 的 物 理 意 義 是 什 么 ？ 位 移 的 正 負(fù) 表 示 的 意 義 是 什 么 ？ 畫 出 圖 象 對(duì) 應(yīng) 的 實(shí) 際 運(yùn) 動(dòng) 過 程 . 要 點(diǎn) 研 析 突 破解 析 ： (1)由 圖 可 知 A 2 cm， T 2 10-2 s，振 動(dòng) 方 程 為 x Asin(t-/2) Acos t當(dāng) t

25、0.25 10-2 s時(shí) x 2cos/4 cm cm.(2)由 圖 可 知 在 1.5 10-2 2 10-2 s內(nèi) ， 質(zhì) 點(diǎn) 向 y軸 負(fù) 方 向 運(yùn) 動(dòng) ,質(zhì) 點(diǎn) 的 位 移 變 大 ， 回復(fù) 力 變 大 ， 速 度 變 小 ， 動(dòng) 能 變 小 ， 勢 能 變 大 .(3)從 08.5 10 -2 s的 時(shí) 間 內(nèi) 質(zhì) 點(diǎn) 的 路 程 為 s 17A 34 cm， 位 移 為 2 cm.答 案 ： (1) cm (2)位 移 變 大 ， 回 復(fù) 力 變 大 ， 速 度 變 小 ， 動(dòng) 能 變 小 ， 勢 能 變 大(3)34 cm 2 cm感 悟 提 升 ： 簡 諧 運(yùn) 動(dòng) 位 移 時(shí)

26、 間 圖 象 描 述 的 是 一 個(gè) 質(zhì) 點(diǎn) 在 不 同 時(shí) 刻 偏 離 平 衡 位 置 的位 移 .一 定 要 把 圖 象 和 物 體 的 實(shí) 際 運(yùn) 動(dòng) 過 程 結(jié) 合 起 來 .22 要 點(diǎn) 研 析 突 破3.(多 選 )某 彈 簧 振 子 在 水 平 方 向 上 做 簡 諧 運(yùn) 動(dòng) ， 其 位 移 x隨 時(shí) 間 t變 化的 關(guān) 系 式 為 x=Asin t， 振 動(dòng) 圖 象 如 圖 所 示 .下 列 說 法 正 確 的 是 ( )A.彈 簧 在 第 1 s末 與 第 3 s末 的 長 度 相 同B.簡 諧 運(yùn) 動(dòng) 的 圓 頻 率 是 /4rad/sC.第 3 s末 振 子 的 位 移

27、大 小 為 /2 AD.從 第 3 s末 到 第 5 s末 ， 振 子 的 速 度 方 向 發(fā) 生 變 化 2 要 點(diǎn) 研 析 突 破解 析 ： 由 振 動(dòng) 圖 象 可 知 ， 彈 簧 在 第 1 s末 與 第 3 s末 的 位 移 相 同 ， 故 彈簧 長 度 相 同 ， A項(xiàng) 正 確 ;由 振 動(dòng) 圖 象 可 知 ， 振 動(dòng) 周 期 為 8 s， 簡 諧 運(yùn) 動(dòng)的 圓 頻 率 =2/T=/4 rad/s， B項(xiàng) 正 確 ;第 3 s末 振 子 的 位 移 大 小 為x=Asin t=Asin(/4 3)= /2A,C項(xiàng) 正 確 ;從 第 3 s末 到 第 5 s末 ， 振 子 的速 度 方

28、 向 不 發(fā) 生 變 化 ， D項(xiàng) 錯(cuò) 誤 .答 案 ： ABC 2 要 點(diǎn) 研 析 突 破4.如 圖 所 示 為 一 彈 簧 振 子 的 振 動(dòng) 圖 象 ， 試 完 成 以 下 問 題 ：(1)寫 出 該 振 子 簡 諧 運(yùn) 動(dòng) 的 表 達(dá) 式 .(2)在 第 2 s末 到 第 3 s末 這 段 時(shí) 間 內(nèi) ， 彈 簧 振 子 的 加 速 度 、 速 度 、 動(dòng) 能和 彈 性 勢 能 各 是 怎 樣 變 化 的 ？(3)該 振 子 在 前 100 s的 總 位 移 是 多 少 ？ 路 程 是 多 少 ？導(dǎo) 學(xué) 號(hào) 36280177 解 析 ： (1)由 振 動(dòng) 圖 象 可 得A 5 cm，

29、T 4 s， 0則 2/T /2 rad/s故 該 振 子 簡 諧 運(yùn) 動(dòng) 的 表 達(dá) 式 為x 5sin( /2)t (cm)(2)由 圖 可 知 ， 在 t 2 s時(shí) ， 振 子 恰 好 通 過 平 衡 位 置 ， 此 時(shí) 加 速 度 為 零 ， 隨 著 時(shí) 間的 延 續(xù) ， 位 移 值 不 斷 增 大 ， 加 速 度 的 值 也 變 大 ， 速 度 值 不 斷 變 小 ， 動(dòng) 能 不 斷 減小 ， 彈 性 勢 能 逐 漸 增 大 .當(dāng) t 3 s時(shí) ， 加 速 度 的 值 達(dá) 到 最 大 ， 速 度 等 于 零 ， 動(dòng) 能 等于 零 ， 彈 性 勢 能 達(dá) 到 最 大 值 .(3)振 子

30、 經(jīng) 過 一 個(gè) 周 期 位 移 為 零 ， 路 程 為 5 4 cm 20 cm， 前 100 s剛 好 經(jīng) 過 了 25個(gè) 周 期 ， 所 以 前 100 s振 子 位 移 x 0， 振 子 路 程 s 20 25 cm 500 cm 0.5 m. 答 案 ： (1)x 5sin (/2)t (cm) (2)見 解 析 (3)0.5 m 要 點(diǎn) 研 析 突 破單 擺 做 簡 諧 運(yùn) 動(dòng) 的 條 件 及 其 規(guī) 律 的 研 究 嚴(yán) 格 地 講 ， 單 擺 的 運(yùn) 動(dòng) 并 不 是 簡 諧 運(yùn) 動(dòng) (沿 一 段 圓 弧 做 圓 周 運(yùn) 動(dòng) )， 但 在 滿足 一 定 的 物 理 條 件 時(shí) ，

31、它 的 運(yùn) 動(dòng) 可 以 近 似 為 簡 諧 運(yùn) 動(dòng) . 要 點(diǎn) 研 析 突 破 關(guān) 于 單 擺 的 平 衡 位 置 ， 是 指 擺 球 所 受 回 復(fù) 力 為 零 的位 置 ， 并 不 一 定 處 于 平 衡 狀 態(tài) .如 擺 球 (擺 角 小 于 10 )運(yùn) 動(dòng)到 最 低 點(diǎn) 的 位 置 受 繩 子 拉 力 和 重 力 的 合 力 提 供 向 心 力 ，不 會(huì) 為 零 ， 小 球 不 處 于 平 衡 狀 態(tài) 要 點(diǎn) 研 析 突 破例 3 (2016 金 華 十 校 期 中 聯(lián) 考 )如 圖 所 示 為 一 單 擺 及 其 振 動(dòng) 圖 象 ， 由圖 回 答 ：(1)若 擺 球 從 E指 向 G

32、為 正 方 向 ， 為 最 大 擺 角 ， 則 圖 象 中 O、 A、 B、C點(diǎn) 分 別 對(duì) 應(yīng) 單 擺 中 的 _點(diǎn) .一 周 期 內(nèi) 加 速 度 為 正 且 減 小 ， 并 與 速度 同 方 向 的 時(shí) 間 范 圍 是 _， 勢 能 增 加 且 速 度 為 正 的 時(shí) 間 范 圍 是 _. (2)單 擺 擺 球 多 次 通 過 同 一 位 置 時(shí) ， 下 述 物 理 量 變 化 的 是 _A.位 移 B.速 度 C.加 速 度D.動(dòng) 能 E.擺 線 張 力(3)求 單 擺 的 擺 長 (g 10 m/s2 2 10)思 維 導(dǎo) 引 : 單 擺 的 回 復(fù) 力 由 哪 些 力 的 合 力 或

33、 哪 個(gè) 力 提 供 ？ 擺 球在 擺 動(dòng) 過 程 中 能 否 滿 足 機(jī) 械 能 守 恒 條 件 ； 單 擺 的 周 期 與 哪 些 物 理量 有 關(guān) . 解 析 ： (1)圖 象 中 O點(diǎn) 位 移 為 零 ,O到 A的 過 程 位 移 為 正 ， 且 增 大 ， A處 最 大 ， 歷 時(shí)1/4周 期 ， 顯 然 擺 球 是 從 平 衡 位 置 E起 振 并 向 G方 向 運(yùn) 動(dòng) 的 ， 所 以 O對(duì) 應(yīng) E， A對(duì) 應(yīng)G A到 B的 過 程 分 析 方 法 相 同 ， 因 而 O、 A、 B、 C對(duì) 應(yīng) E、 G、 E、 F點(diǎn) 擺 動(dòng) 中EF間 加 速 度 為 正 ， 且 靠 近 平 衡

34、位 置 過 程 中 加 速 度 逐 漸 減 小 ， 所 以 是 從 F向 E的 運(yùn)動(dòng) 過 程 ， 在 圖 象 中 為 C到 D的 過 程 ， 時(shí) 間 范 圍 是 1.52.0 s間 .擺 球 遠(yuǎn) 離 平 衡 位 置 勢 能增 加 ， 即 從 E向 兩 側(cè) 擺 動(dòng) ， 而 速 度 為 正 ， 顯 然 是 從 E向 G的 過 程 ， 在 圖 象 中 為 從 O到 A， 時(shí) 間 范 圍 是 0 0.5 s間 (2)過 同 一 位 置 ， 位 移 、 回 復(fù) 力 和 加 速 度 不 變 ； 由 機(jī) 械 能 守 恒 知 ， 動(dòng) 能 不 變 ， 速 率也 不 變 ， 擺 線 張 力 FT=mgcos +m

35、(v 2/l)也 不 變 ； 相 鄰 兩 次 過 同 一 點(diǎn) ， 速 度 方 向 改變 (3)由 圖 象 可 知 ， T=2 s， 由 T=2 得答 案 ： (1)E、 G、 E、 F1.5 2.0 s0 0.5 s (2)B (3)1 mgl 要 點(diǎn) 研 析 突 破5.(多 選 )(2016 江 西 教 育 協(xié) 作 體 第 二 次 聯(lián) 調(diào) )如 圖 所 示 為 同 一 地 點(diǎn) 的 兩 單 擺 甲 、 乙的 振 動(dòng) 圖 象 ， 下 列 說 法 中 正 確 的 是 (ABD)A.甲 、 乙 兩 單 擺 的 擺 長 相 等B.甲 擺 的 振 幅 比 乙 擺 大C.甲 擺 的 機(jī) 械 能 比 乙 擺

36、 大D.在 t 0.5 s時(shí) 有 正 向 最 大 加 速 度 的 是 乙 擺解 析 ： 振 幅 可 從 題 圖 上 看 出 甲 擺 大 ， 故 B項(xiàng) 對(duì) .且 兩 擺 周 期 相 等 ， 則 擺 長 相 等 ， 因 質(zhì) 量 關(guān) 系 不 明 確 ， 無 法 比 較 機(jī) 械 能 .t 0.5 s時(shí) 乙 擺 球 在 負(fù) 的 最 大 位 移 處 ， 故 有 正向 最 大 加 速 度 ， 所 以 正 確 答 案 為 A、 B、 D三 項(xiàng)答 案 ： ABD 要 點(diǎn) 研 析 突 破6.(2014 安 徽 卷 )在 科 學(xué) 研 究 中 ， 科 學(xué) 家 常 將 未 知 現(xiàn) 象 同 已 知 現(xiàn) 象 進(jìn) 行 比 較

37、 ， 找 出其 共 同 點(diǎn) ， 進(jìn) 一 步 推 測 未 知 現(xiàn) 象 的 特 性 和 規(guī) 律 .法 國 物 理 學(xué) 家 庫 侖 在 研 究 異 種 電 荷的 吸 引 力 問 題 時(shí) ， 曾 將 扭 秤 的 振 動(dòng) 周 期 與 電 荷 間 距 離 的 關(guān) 系 類 比 單 擺 的 振 動(dòng) 周 期與 擺 球 到 地 心 距 離 的 關(guān) 系 .已 知 單 擺 擺 長 為 l， 引 力 常 量 為 G， 地 球 質(zhì) 量 為 M， 擺 球到 地 心 的 距 離 為 r， 則 單 擺 振 動(dòng) 周 期 T與 距 離 r的 關(guān) 系 式 為 ( ) 解 析 ： 本 題 考 查 單 擺 周 期 公 式 、 萬 有 引

38、 力 定 律 與 類 比 的 方 法 ， 考 查 推 理 能 力 .在 地球 表 面 有 G(Mm/r 2) mg， 解 得 g G(M/r2).單 擺 的 周 期 T 2 ， 選項(xiàng) B正 確 .答 案 ： B gl 速 效 提 升 訓(xùn) 練1.(多 選 )(2015 山 東 卷 )如 圖 所 示 ， 輕 彈 簧 上 端 固 定 ， 下 端 連 接 一 小物 塊 ， 物 塊 沿 豎 直 方 向 做 簡 諧 運(yùn) 動(dòng) .以 豎 直 向 上 為 正 方 向 ， 物 塊 簡諧 運(yùn) 動(dòng) 的 表 達(dá) 式 為 y=0.1 sin(2.5t)m.t=0時(shí) 刻 ， 一 小 球 從 距 物 塊 h高處 自 由 落

39、下 ； t=0.6 s時(shí) ， 小 球 恰 好 與 物 塊 處 于 同 一 高 度 .取 重 力 加速 度 的 大 小 g 10 m/s2.以 下 判 斷 正 確 的 是 ( )A.h 1.7 mB.簡 諧 運(yùn) 動(dòng) 的 周 期 是 0.8 sC.0.6 s內(nèi) 物 塊 運(yùn) 動(dòng) 的 路 程 是 0.2 m D.t=0.4 s時(shí) ， 物 塊 與 小 球 運(yùn) 動(dòng) 方 向 相 反 解 析 ： 由 y=0.1sin(2.5t) m知 ， 小 球 的 振 幅 A=0.1 m， =2.5， 所 以振 動(dòng) 周 期 T=2/=0.8 s， 選 項(xiàng) B正 確 ； t=0.6 s時(shí) ， 小 球 下 落 的 高 度H=(

40、1/2)gt2=1.8 m， 此 時(shí) 物 塊 在 負(fù) 最 大 位 移 處 ， 所 以 h=H-A=1.7 m，選 項(xiàng) A正 確 ； 0.6 s內(nèi) 物 塊 的 路 程 是 0.3 m， 選 項(xiàng) C錯(cuò) 誤 ； 0.4 s時(shí) 物 塊 經(jīng)過 平 衡 位 置 向 下 振 動(dòng) ， 與 小 球 運(yùn) 動(dòng) 方 向 相 同 ， 選 項(xiàng) D錯(cuò) 誤 .答 案 ： AB 速 效 提 升 訓(xùn) 練2.一 個(gè) 彈 簧 振 子 沿 x軸 做 簡 諧 運(yùn) 動(dòng) ,取 平 衡 位 置 O為 x軸 坐 標(biāo) 原 點(diǎn) .從 某 時(shí) 刻 開 始 計(jì) 時(shí) ，經(jīng) 過 四 分 之 一 周 期 ， 振 子 具 有 沿 x軸 正 方 向 的 最 大

41、加 速 度 .能 正 確 反 映 振 子 位 移 x與時(shí) 間 t關(guān) 系 的 圖 象 是 ( ) 解 析 ： 如 圖 所 示 ， O為 平 衡 位 置 ， 由 題 意 知 t=T/4時(shí) ， 振 子 具 有正 向 最 大 加 速 度 ， 故 此 時(shí) 振 子 應(yīng) 在 A處 ， 位 移 x為 負(fù) 的 最 大 值 .分析 各 圖 象 知 ， 只 有 A項(xiàng) 正 確 .答 案 ： A 3.如 圖 所 示 的 裝 置 ， 彈 簧 振 子 的 固 有 頻 率 是 4 Hz.現(xiàn) 勻 速 轉(zhuǎn) 動(dòng) 把 手 ， 給 彈 簧 振 子 以周 期 性 的 驅(qū) 動(dòng) 力 ， 測 得 彈 簧 振 子 振 動(dòng) 達(dá) 到 穩(wěn) 定 時(shí) 的

42、 頻 率 為 1 Hz,則 把 手 轉(zhuǎn) 動(dòng) 的 頻 率為 導(dǎo) 學(xué) 號(hào) 36280178( )A.1 Hz B.3 HzC.4 Hz D.5 Hz解 析 ： 因 把 手 每 轉(zhuǎn) 動(dòng) 一 周 ， 驅(qū) 動(dòng) 力 完 成 一 次 周 期 性 變 化 ， 即 把 手 轉(zhuǎn) 動(dòng) 頻 率 即 為 驅(qū)動(dòng) 力 的 頻 率 .彈 簧 振 子 做 受 迫 振 動(dòng) ， 而 受 迫 振 動(dòng) 的 頻 率 等 于 驅(qū) 動(dòng) 力 的 頻 率 ， 與 振 動(dòng)系 統(tǒng) 的 固 有 頻 率 無 關(guān) ， 故 A項(xiàng) 正 確 .答 案 ： A 4.擺 長 為 L的 單 擺 懸 掛 在 O點(diǎn) ,在 懸 點(diǎn) 正 下 方 固 定 一 枚 釘 子 ,M

43、N是 懸 點(diǎn) 下 方 的 一 條 水平 線 .現(xiàn) 將 擺 球 拉 至 水 平 線 處 并 由 靜 止 釋 放 ,同 時(shí) 利 用 閃 光 照 相 的 方 法 拍 得 單 擺 擺動(dòng) 過 程 的 一 組 照 片 ,如 圖 所 示 為 該 照 片 的 特 征 示 意 圖 .已 知 拍 照 過 程 中 閃 光 時(shí) 間 間隔 相 等 ,且 單 擺 擺 動(dòng) 過 程 ,擺 線 碰 到 釘 子 前 后 單 擺 的 最 大 擺 角 均 未 超 過 10 .下 列 判斷 正 確 的 是 ( )A.釘 子 在 懸 點(diǎn) 正 下 方 L/2處B.釘 子 在 懸 點(diǎn) 正 下 方 5L/9處C.碰 到 釘 子 的 瞬 間 ,

44、擺 球 速 度 變 大D.碰 到 釘 子 的 瞬 間 ,擺 球 速 度 變 小 解 析 ： 從 圖 中 看 出 ,碰 到 釘 子 前 后 擺 球 的 運(yùn) 動(dòng) 時(shí) 間 分 別 為 6個(gè) 間 隔 和4個(gè) 間 隔 ,即 周 期 之 比 為 T1/T2=3/2,根 據(jù) 單 擺 周 期 公 式 T= 可 得 擺長 之 比 l1/l2=T12/T22=9/4,則 釘 子 應(yīng) 在 懸 點(diǎn) 正 下 方 5/9L處 ,A項(xiàng) 錯(cuò) ,B項(xiàng)對(duì) .擺 線 碰 到 釘 子 的 瞬 間 ,沒 有 外 力 對(duì) 擺 球 做 功 ,所 以 擺 球 的 速 度 不 會(huì)變 化 ,C、 D兩 項(xiàng) 均 錯(cuò) .答 案 ： B 5.(201

45、6 華 中 師 大 附 中 適 應(yīng) 性 訓(xùn) 練 )將 力 傳 感 器 連 接 到 計(jì) 算 機(jī) 上 就 可 以 測 量 快 速變 化 的 力 .如 圖 所 示 ,甲 中 O點(diǎn) 為 單 擺 的 固 定 懸 點(diǎn) ， 現(xiàn) 將 小 擺 球 (可 視 為 質(zhì) 點(diǎn) )拉 至 A點(diǎn) ， 此 時(shí) 細(xì) 線 處 于 張 緊 狀 態(tài) ， 釋 放 擺 球 ， 則 擺 球 將 在 豎 直 平 面 內(nèi) 的 A、 B、 C之間 來 回 擺 動(dòng) ， 其 中 B點(diǎn) 為 運(yùn) 動(dòng) 中 的 最 低 位 置 ， AOB COB=， 小 于 10 ，且 是 未 知 量 .圖 乙 表 示 由 計(jì) 算 機(jī) 得 到 的 細(xì) 線 對(duì) 擺 球 的

46、拉 力 F的 大 小 隨 時(shí) 間 變 化 的 曲線 ， 且 圖 中 t=0時(shí) 刻 為 擺 球 從 A點(diǎn) 開 始 運(yùn) 動(dòng) 的 時(shí) 刻 .試 根 據(jù) 力 學(xué) 規(guī) 律 和 題 中 (包 括 圖中 )所 給 的 信 息 ， 求 ： (1)擺 球 的 振 動(dòng) 周 期 和 擺 長 .(g取 10 m/s2)(2)若 在 10 前 提 下 ， 使 增 大 試 分 析 乙 圖 圖 象 如 何 變 化 ?解 析 ： (1)由 題 意 可 知 ， 球 擺 動(dòng) 的 周 期T=0.4 s根 據(jù) 單 擺 振 動(dòng) 周 期 公 式 T=2 ， 有l(wèi)=T2g/42， 代 入 數(shù) 據(jù) l=0.4 m(2)單 擺 周 期 與 偏 角 無 關(guān) ， 但 球 達(dá) 最 低 點(diǎn) 的 速 率 隨 的 增 大 而 增 大 ， 由F 大 -mg=mv2/l可 知 ， 圖 象 中 F的 峰 值 變 大 ， 其 最 小 值 由 F小 mgcos 可 知 變 小 .答 案 ： (1)0.4 s 0.4 m(2)周 期 不 變 ， F的 最 大 值 增 大 ， 最 小 值 減 小gl