高中物理機(jī)械振動(dòng)例題(已修改)
2025-08-17 18:18 本頁(yè)面
【正文】 選校網(wǎng) 專業(yè)大全 歷年分?jǐn)?shù)線 上萬(wàn)張大學(xué)圖片 大學(xué)視頻 院校庫(kù)機(jī)械振動(dòng)二. 重點(diǎn)、難點(diǎn)解析（一）機(jī)械振動(dòng)物體（質(zhì)點(diǎn)）在某一中心位置兩側(cè)所做的往復(fù)運(yùn)動(dòng)就叫做機(jī)械振動(dòng)，物體能夠圍繞著平衡位置做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，必然受到使它能夠回到平衡位置的力即回復(fù)力?；貜?fù)力是以效果命名的力，它可以是一個(gè)力或一個(gè)力的分力，也可以是幾個(gè)力的合力。產(chǎn)生振動(dòng)的必要條件是：a、物體離開平衡位置后要受到回復(fù)力作用。b、阻力足夠小。 （二）簡(jiǎn)諧振動(dòng)1. 定義：物體在跟位移成正比，并且總是指向平衡位置的回復(fù)力作用下的振動(dòng)叫簡(jiǎn)諧振動(dòng)。簡(jiǎn)諧振動(dòng)是最簡(jiǎn)單，最基本的振動(dòng)。研究簡(jiǎn)諧振動(dòng)物體的位置，常常建立以中心位置（平衡位置）為原點(diǎn)的坐標(biāo)系，把物體的位移定義為物體偏離開坐標(biāo)原點(diǎn)的位移。因此簡(jiǎn)諧振動(dòng)也可說(shuō)是物體在跟位移大小成正比，方向跟位移相反的回復(fù)力作用下的振動(dòng)，即 F=－ kx，其中 “－”號(hào)表示力方向跟位移方向相反。2. 簡(jiǎn)諧振動(dòng)的條件：物體必須受到大小跟離開平衡位置的位移成正比，方向跟位移方向相反的回復(fù)力作用。3. 簡(jiǎn)諧振動(dòng)是一種機(jī)械運(yùn)動(dòng)，有關(guān)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的概念和規(guī)律都適用，簡(jiǎn)諧振動(dòng)的特點(diǎn)在于它是一種周期性運(yùn)動(dòng)，它的位移、回復(fù)力、速度、加速度以及動(dòng)能和勢(shì)能（重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能）都隨時(shí)間做周期性變化。 （三）描述振動(dòng)的物理量，簡(jiǎn)諧振動(dòng)是一種周期性運(yùn)動(dòng)，描述系統(tǒng)的整體的振動(dòng)情況常引入下面幾個(gè)物理量。1. 振幅：振幅是振動(dòng)物體離開平衡位置的最大距離，常用字母“A”表示，它是標(biāo)量，為正值，振幅是表示振動(dòng)強(qiáng)弱的物理量，振幅的大小表示了振動(dòng)系統(tǒng)總機(jī)械能的大小，簡(jiǎn)諧振動(dòng)在振動(dòng)過(guò)程中，動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化而總機(jī)械能守恒。2. 周期和頻率，周期是振子完成一次全振動(dòng)的時(shí)間，頻率是一秒鐘內(nèi)振子完成全振動(dòng)的次數(shù)。振動(dòng)的周期 T 跟頻率 f 之間是倒數(shù)關(guān)系，即 T=1/f。振動(dòng)的周期和頻率都是描述振動(dòng)快慢的物理量，簡(jiǎn)諧振動(dòng)的周期和頻率是由振動(dòng)物體本身性質(zhì)決定的，與振幅無(wú)關(guān)，所以又叫固有周期和固有頻率。 （四）單擺：擺角小于 5176。的單擺是典型的簡(jiǎn)諧振動(dòng)。細(xì)線的一端固定在懸點(diǎn)，另一端拴一個(gè)小球，忽略線的伸縮和質(zhì)量，球的直徑遠(yuǎn)小于懸線長(zhǎng)度的裝置叫單擺。單擺做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的條件是：最大擺角小于 5176。，單擺的回復(fù)力 F 是重力在圓弧切線方向的分力。單擺的周期公式是 T=。由公式可知單擺做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的固有周期與振幅，擺球質(zhì)量無(wú)關(guān)，只與 L 和 g 有關(guān)，其中 L 是擺長(zhǎng)，是懸點(diǎn)到擺球球心的距離。g 是單擺所在處的重力加速度，在有加速度的系統(tǒng)中（如懸掛在升降機(jī)中的單擺）其 g 應(yīng)為等效加速度。 （五）振動(dòng)圖象。簡(jiǎn)諧振動(dòng)的圖象是振子振動(dòng)的位移隨時(shí)間變化的函數(shù)圖象。所建坐標(biāo)系中橫軸表示時(shí)間，縱軸表示位移。圖象是正弦或余弦函數(shù)圖象，它直觀地反映出簡(jiǎn)諧振動(dòng)的位移隨時(shí)間作周期性變化的規(guī)律。要把質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)過(guò)程和振動(dòng)圖象聯(lián)系起來(lái)，從圖象可以得到振子在不同時(shí)刻或不同位置時(shí)位移、速度、加速度，回復(fù)力等的變化情況。 （六）阻尼振動(dòng)、受迫振動(dòng)、共振。簡(jiǎn)諧振動(dòng)是一種理想化的振動(dòng)，當(dāng)外界給系統(tǒng)一定能量以后，如將振子拉離開平衡位置，放開后，振子將一直振動(dòng)下去，振子在做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的圖象中，振幅是恒定的，表明系統(tǒng)機(jī)械能不變，實(shí)際的振動(dòng)總是存在著阻力，振動(dòng)能量總要有所耗散，因此振動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械能總要減小，其振幅也要逐漸減小，直到停下來(lái)。振幅逐漸減小的振動(dòng)叫阻尼振動(dòng)，阻尼振動(dòng)雖然振幅越來(lái)越小，但振動(dòng)周期不變，振幅保持不變的振動(dòng)叫無(wú)阻尼振動(dòng)。選校網(wǎng) 專業(yè)大全 歷年分?jǐn)?shù)線 上萬(wàn)張大學(xué)圖片 大學(xué)視頻 院校庫(kù)振動(dòng)物體如果在周期性外力──策動(dòng)力作用下振動(dòng)，那么它做受迫振動(dòng)，受迫振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)其振動(dòng)周期和頻率等于策動(dòng)力的周期和頻率，而與振動(dòng)物體的固有周期或頻率無(wú)關(guān)。物體做受迫振動(dòng)的振幅與策動(dòng)力的周期（頻率）和物體的固有周期（頻率）有關(guān)，二者相差越小，物體受迫振動(dòng)的振幅越大，當(dāng)策動(dòng)力的周期或頻率等于物體固有周期或頻率時(shí)，受迫振動(dòng)的振幅最大，叫共振。 【典型例題】[例 1] 一彈簧振子在一條直線上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，第一次先后經(jīng)過(guò) M、N 兩點(diǎn)時(shí)速度 v（v≠0）相同，那么，下列說(shuō)法正確的是（ ）A. 振子在 M、N 兩點(diǎn)受回復(fù)力相同B. 振子在 M、 N 兩點(diǎn)對(duì)平衡位置的位移相同C. 振子在 M、 N 兩點(diǎn)加速度大小相等D. 從 M 點(diǎn)到 N 點(diǎn)，振子先做勻加速運(yùn)動(dòng)，后做勻減速運(yùn)動(dòng)解析：建立彈簧振子模型如圖所示，由題意知，振子第一次先后經(jīng)過(guò) M、N 兩點(diǎn)時(shí)速度 v 相同，那么，可以在振子運(yùn)動(dòng)路徑上確定 M、N 兩點(diǎn)， M、N 兩點(diǎn)應(yīng)關(guān)于平衡位置 O 對(duì)稱，且由 M 運(yùn)動(dòng)到 N，振子是從左側(cè)釋放開始運(yùn)動(dòng)的（若 M 點(diǎn)定在 O 點(diǎn)右側(cè)，則振子是從右側(cè)釋放的）。建立起這樣的物理模型，這時(shí)問(wèn)題就明朗化了。因位移、速度、
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