高考物理機(jī)械振動(dòng)考點(diǎn)總結(jié)-文庫(kù)吧
2025-07-17 10:28 本頁(yè)面
【正文】 速度最大且方向不變，振動(dòng) 加速度為零但方向改變． 3．振動(dòng)物體在平衡位置時(shí)，回復(fù)力為零，但所受合外力不 一定為零 (如單擺 )． 2．描述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象 圖象 橫軸 表示振動(dòng) 縱軸 表示某時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的 物理意義 表示振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的位移隨 的變化規(guī)律 時(shí)間 位移 時(shí)間 振子實(shí)際軌跡并非正弦曲線(xiàn)． 三、受迫振動(dòng)及共振 1．阻尼振動(dòng) (1)定義：系統(tǒng)克服阻尼所做的振幅逐漸減小的振動(dòng)． (2)功能關(guān)系：系統(tǒng)減少的機(jī)械能用來(lái)克服阻力做功． 2．受迫振動(dòng) (1)概念：系統(tǒng)在 的外力 (驅(qū)動(dòng)力 )作用下的振動(dòng)． (2)振動(dòng)特征：受迫振動(dòng)的頻率等于 的頻率，與系統(tǒng)的 無(wú)關(guān)． 驅(qū)動(dòng)力 固有頻率 周期性 3．共振 (1)概念：驅(qū)動(dòng)力的頻率等于系統(tǒng)的 時(shí)，受迫振動(dòng) 的振幅最大的現(xiàn)象 (2)共振條件：驅(qū)動(dòng)力的頻率等于系統(tǒng)的 ． (3)特征：共振時(shí) 最大． (4)共振曲線(xiàn)：如圖 11－ 1－ 1所示． 圖 11－ 1－ 1 固有頻率 固有頻率 振幅 ： 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力滿(mǎn)足 F＝－ kx，位移 x與回復(fù)力 的方向相反．由牛頓第二定律知，加速度 a與位移大小成正 比，方向相反． 2．運(yùn)動(dòng)特征： 當(dāng)物體靠近平衡位置時(shí)， a、 F、 x都減小， v增 大；當(dāng)物體遠(yuǎn)離平衡位置時(shí)， a、 F、 x都增大， v減?。? 3．能量特征： 對(duì)單擺和彈簧振子來(lái)說(shuō)，振幅越大，能量越 大．在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能守恒． 4．周期性特征：物體做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，其位移、回復(fù)力、加 速度、速度、動(dòng)量等矢量都隨時(shí)間做周期性變化，它們的 變化周期就是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期 (T)；物體的動(dòng)能和勢(shì)能也 隨時(shí)間做周期性變化，其變化周期為 5．對(duì)稱(chēng)性特征 (1)如圖 12－ 1－ 2所示，振子經(jīng)過(guò)關(guān)于平衡位置 O對(duì)稱(chēng) (OP ＝ OP′)的兩點(diǎn) P、 P′時(shí)，速度的大小、動(dòng)能、勢(shì)能相 等，相對(duì)于平衡位置的位移大小相等． 圖 11－ 1－ 2 (2)振子由 P到 O所用時(shí)間等于由 O到 P′所用時(shí)間，即 tPO＝ tOP′. (3)振子往復(fù)過(guò)程中通過(guò)同一段路程 (如 OP段 )所用時(shí)間 相等，即 tOP＝ tPO. 由于簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)具有周期性和對(duì)稱(chēng)性，因此，涉及簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，往往出現(xiàn)多解．分析問(wèn)題時(shí)應(yīng)特別注意物體在某一位置時(shí)的速度的大小和方向、位移的大小和方向． 1． (2020天津高考 )某質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其位移隨時(shí)間 變化的關(guān)系式為 x＝ Asin t，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末至 5 s末的速度方向都相同 解析： 由 x＝ Asin t知，周期 T＝ 8 s．第 1 s、第 3 s、第 5 s間分別相差 2 s，就是 個(gè)周期．根據(jù)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象中的對(duì)稱(chēng)性可知 A、 D項(xiàng)正確． 答案： AD (1)遠(yuǎn)離平衡位置的過(guò)程：由 F＝－ kx＝ ma可知， x增大， F增 大， a增大，但 a與 v反向，故 v減小，動(dòng)能減?。? (2)靠近平衡位置的過(guò)程：由 F＝－ kx＝ ma可知， x減小， F減 小， a減小，但 a與 v同向，故 v增大，動(dòng)能增大． (3)經(jīng)過(guò)同一位置時(shí)，位移、回復(fù)力、加速度、速率、動(dòng)能一 定相同，但速度、動(dòng)量不一定相同，方向可能相反． 2．圖象法 (1)確定振動(dòng)物體在任一時(shí)刻的位移．如圖 11－ 1－ 3所示，對(duì) 應(yīng) t t2時(shí)刻的位移分別為 x1＝＋ 7 cm， x2＝－ 5 cm. 圖 11－ 1－ 3 (2)確定振動(dòng)的振幅．圖象中最大位移的值就是振幅，如圖 11－ 1－ 3所示，振動(dòng)的振幅是 10 cm. (3)確定振動(dòng)的周期和頻率．振動(dòng)圖象上一個(gè)完整的正弦 (余 弦 )圖形在時(shí)間軸上拉開(kāi)的 “ 長(zhǎng)度 ” 表示周期． 由圖 11－ 1－ 3可知， OD、 AE、 BF的間隔都等于振動(dòng)周期， T＝ s，頻率 f＝ 1/T＝ 5 Hz. (4)確定各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向．例如圖 11－ 1－ 4中的 t1時(shí)刻，質(zhì) 點(diǎn)正遠(yuǎn)離平衡位置向正方向運(yùn)動(dòng)；在 t3時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)正向著 平衡位置運(yùn)動(dòng)． (5)比較各時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)加速度的大小和方向．例如在圖 12－ 1－ 4 中 t1時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)位移 x1為正，則加速度 a1為負(fù)， t2時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)位 移 x2為負(fù)，則加速度 a2為正，又因?yàn)?|x
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