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    第二章机械振动 期末复习重难点知识集锦-2021年高二物理人教版(2019)选择性必修第一册

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    第二章机械振动 期末复习重难点知识集锦-2021年高二物理人教版(2019)选择性必修第一册

    1、第二章第二章 机械运动机械运动 第第 1 节节 简谐运动简谐运动 一、重难点解析一、重难点解析 1、了解什么是机械振动,什么是简谐运动。 (重点) 2、理解简谐运动的位移时间图像的物理意义,知道简谐运动的图像是一条正弦或余弦 曲线。 (重点) 3、经历对简谐运动运动学特征的探究过程,掌握用图象描述运动的方法。 (难点) 二、重点知识二、重点知识 (一)(一)弹簧振子弹簧振子 1、振子模型 2、平衡位置:振子原来静止时的位置。 3、机械振动 振子在平衡位置附近所做的往复运动,简称振动。 4、振动特点:振动是一种往复运动,具有周期性和往复性。 (二)(二)弹簧振子的位移弹簧振子的位移时间时间图像图

    2、像 建立坐标系:以小球的平衡位置为坐标原点,沿着它的振动方向建立坐标轴。小球在平 衡位置右边时它对平衡位置的位移为正,在左边时为负。如图。 (三)(三)简谐运动及其简谐运动及其图像图像 1、定义 如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律, 即它的振动图像(x- t 图像)是一条正 弦曲线,这样的振动叫做简谐运动。 2、特点 简谐运动是最简单、最基本的振动,其振动过程关于平衡位置对称,是一种往复运动。 弹簧振子的运动就是简谐运动。 3、简谐运动的图像 (1)简谐运动的图像是振动物体的位移随时间的变化规律。 (2)简谐运动的图像是正弦(或余弦)曲线, 从图像上可直接看出不同时刻振动质点的位移

    3、大小和方向、速度大小和方向的变化趋势。 第第 2 节节 简谐运动的简述简谐运动的简述 一、重难点解析一、重难点解析 1、理解振幅、周期和频率的物理意义。 (重点) 2、理解周期和频率的关系。 (重点) 3、用公式描述简谐运动,利用公式解决问题(难点) 二、重点知识二、重点知识 (一)振幅 振动物体离开平衡位置的最大距离。振幅是表示振动幅度大小的物理量,单位是米。振 幅的两倍表示的是做振动的物体运动范围的大小。 (二)周期和频率 1、全振动:一个完整的振动过程,称为一次全振动。做简谐运动的物体完成一次全振 动的时间总是相同的。 2、周期:做简谐运动的物体完成一次全振动所需要的时间,叫做振动的周期

    4、,用 T 表 示。在国际单位制中,周期的单位是秒(s)。 3、频率:单位时间内完成全振动的次数,叫做振动的频率,用 f 表示。在国际单位制 中,频率的单位是赫兹,简称赫,符号是 Hz。 4、周期和频率的关系: 1 f T , 2 T 。 5、 周期和频率都是表示物体振动快慢的物理量, 周期越小, 频率越大, 表示振动越快。 (三)相位 1、相位:在物理学中,我们用不同的相位来描述周期性运动在各个时刻所处的不同状 态。 2、简谐运动的表达式为(+ )xAsint。 A 表示简谐运动的振幅。 是一个与频率成正比的量,叫做简谐运动的圆频率。它也表示简谐运动的快慢, 2 2 T f 。 t+代表简谐运

    5、动的相位,是 t0 时的相位,称作初相位,或初相。 3、相位差 如果两个简谐运动的频率相同,其初相分别是 1 和 2 ,当 21 时,它们的相位差是 21 。 第第 3 节节 简谐运动的回复力和能量简谐运动的回复力和能量 一、重难点解析一、重难点解析 1、理解振幅、周期和频率的物理意义。 (重点) 2、理解周期和频率的关系。 (重点) 3、用公式描述简谐运动,利用公式解决问题。 (难点) 二、重点知识二、重点知识 (一)简谐运动的回复力(一)简谐运动的回复力 1、简谐运动的动力学定义:如果质点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,并且总是指向平衡位置,质点的运动就是简谐运动。

    6、 2、回复力的方向跟振子偏离平衡位置的位移方向相反,总是指向平衡位置,它的作用 是使振子能够回到平衡位置。 3、表达式:Fkx=-,即回复力的大小与物体的位移大小成正比,负号表示回复力与位 移方向始终相反,k 是常数。对于弹簧振子,k 为弹簧的劲度系数。 (二)简谐运动的能量(二)简谐运动的能量 1、振动系统(弹簧振子)的状态与能量的对应关系:弹簧振子运动的过程就是动能和势 能互相转化的过程。 (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。 2、简谐运动的能量特点:在简谐运动中,振动系统的机械能守恒,而在实际运动中都 有一定的能量损耗,因此简谐运动是一种理想

    7、化的模型。 3、对于弹簧劲度系数和小球质量都一定的系统,振幅越大,机械能越大。 第第 4 节节 单摆单摆 一、重难点解析一、重难点解析 1、理解单摆振动的回复力。 (重点) 2、通过分析得出单摆周期公式。 (重点) 3、单摆的偏角很小时满足简谐运动的条件。 (难点) 4、掌握单摆振动的周期公式,并能用公式解题。 (难点) 二、重点知识二、重点知识 (一)单摆的回复力 1、单摆:由小球和细线组成,细线的质量与小球相比可以忽略,球的直径和线的长度 相比可以忽略,与小球受到的重力及绳的拉力相比,空气等对它的阻力可以忽略,这样的装 置叫做单摆。单摆是实际摆的理想化模型。 2、单摆的回复力 (1)回复力

    8、的来源:摆球的重力沿圆弧切线方向的分力。 (2)回复力的特点:在偏角很小时,摆球所受的回复力与它偏离平衡位置的位移大小 成正比,方向总指向平衡位置,若单摆摆长为 l、摆球质量为 m,则回复力 mg Fx l ,因 此单摆做简谐运动。 (二)单摆的周期 周期公式:2 l T g ,即周期 T 与摆长 l 的二次方根成正比,与(单摆所在处的)重力 加速度 g 的二次方根成反比。 第第 5 节节 实验:用单摆测量重力加速度实验:用单摆测量重力加速度 一、重难点解析一、重难点解析 1、理解利用单摆测量重力加速度。 (重点) 2、掌握用图像处理实验数据的方法。 (重点) 3、测量摆长的准确性,计时的准确

    9、性,计数的准确性。 (难点) 4、实验数据的处理方法。 (难点) 二、重点知识二、重点知识 (一)实验目的:学会用单摆测定当地重力加速度,正确熟练使用秒表。 (二)实验器材:小金属球、细尼龙线、铁夹、铁架台、游标卡尺、米尺、秒表。 (三)实验原理:根据单摆周期公式2 l T g ,得: 2 2 4l g T 。据此,只要测得摆长l和 周期T,即可算出当地的重力加速度g。 (四)实验步骤:做单摆测摆长测周期变摆长 (五)数据分析 1、平均值法:每改变一次摆长,将相应的 l 和 T 代入公式中求出 g 值,最后求出 g 的平均 值。 2、图像法:由2 l T g 得 2 2 4l T g ,作出

    10、2 Tl图像,即以 2 T为纵轴,以 l 为横轴。 其斜率 2 4 k g ,由图像的斜率即可求出重力加速度 g。 六、误差分析 1、系统误差:主要来源于单摆模型本身是否符合要求。即:悬点是否固定,摆球是否可看 作质点,球、线是否符合要求,摆动是否在同一竖直平面内以及摆长的测量是否精确等。 2、偶然误差:主要源于周期的测量误差,应取多个全振动的总时间 t,求平均值作为周期 的测量值。 七、注意事项 1、选择材料时应选择较细又不易伸长的线,长度一般在 1m 左右,小球应选用密度较大的金 属球,直径应较小,最好不超过 2 cm。 2、单摆悬线的上端不可随意卷在铁夹的杆上,应用铁夹夹紧,以免摆动时发

    11、生摆线下滑、 摆长改变的现象。 3、注意摆动时控制摆线偏离竖直方向不超过 5。 4、摆球振动时,要使之保持在同一个竖直平面内,不要形成圆锥摆。 第第 6 节节 受迫振动受迫振动 共振共振 一、重难点解析一、重难点解析 1、受迫振动概念的建立,掌握物体做受迫振动的特点。 (重点) 2、知道共振现象,掌握产生共振的条件。 (重点) 3、受迫振动的产生条件。 (难点) 4、共振产生的条件。 (难点) 二、重点知识二、重点知识 (一)振动中的能量损失 1、固有振动 振动系统在不受外力作用下的振动叫做固有振动,固有振动的频率叫做固有频率。 小球和弹簧组成了一个系统弹簧振子。 弹簧对于小球的作用力回复力,

    12、 是系统的内 力;而来源于系统以外的作用力,例如摩擦力或手指对小球的推力,则是外力。 2、阻尼振动 当振动系统受到阻力的作用时,我们说振动受到了阻尼。系统克服阻尼的作用要做功,消耗 机械能,因而振幅减小,最后停下来。这种振幅逐渐减小的振动,叫做阻尼振动。 (二)受迫振动 1、驱动力:为了使系统持续振动,作用于振动系统的周期性的外力。 2、受迫振动:振动系统在驱动力作用下的振动。 3、受迫振动的频率:做受迫振动的系统振动稳定后,其振动频率等于驱动力的频率,跟系 统的固有频率没有关系。 (三)共振现象及其应用 1、定义:驱动力的频率 f 等于系统的固有频率 f0时,受迫振动的振幅最大的现象。 2、共振曲线:如图所示。表示受迫振动的振幅 A 与驱动力频率 f 的关系图象,图中 f0为振 动系统的固有频率。 3、共振的应用与防止 应用:在应用共振时,应使驱动力频率接近或等于振动系统的固有频率,如转速计、共振 筛。 防止: 在防止共振时, 驱动力频率与系统的固有频率相差越大越好, 如部队过桥时用便步。


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