【原创】高中物理选修3-4校本作业及答案.docx

PAGE69 / NUMPAGES70 第一章 机械振动 第1讲　简谐运动 [目标定位]　1.知道什么叫机械振动.2.理解回复力、平衡位置的概念.3.了解弹簧振子，掌握简谐运动的动力学特征． [自主预习] 一、什么是机械振动 1．机械振动：物体在 附近做 运动，叫做机械振动，简称振动． 2．回复力：总是指向 的力． 3．平衡位置：指物体所受回复力为 的位置． 二、弹簧振子的振动 1．弹簧振子是一种 模型，由一个质量可以 的弹簧与一个质量为m的物体构成． 2．简谐运动：物体所受回复力的大小与位移大小成 ，并且总是指向 的运动，或加速度的大小与位移大小成 ，加速度的方向与位移方向相反的运动． [重难点解析] 一、对简谐运动的平衡位置、位移、回复力、加速度的理解 1．对平衡位置的理解 (1)从物体受力特点看：物体在平衡位置所受合力不一定为零，而是沿振动方向的合力为零． (2)从速度角度看：平衡位置是振动中速度最大的位置． 2．对简谐运动的位移的理解 简谐运动的位移是矢量，是从平衡位置指向振动质点所在位置的有向线段． 注意：简谐运动的位移和一般运动的位移有很大区别，一般运动的位移都是由初位置指向末位置．而简谐运动的位移都是由平衡位置指向振动质点所在位置． 3．对回复力的理解 (1)回复力是指将振动物体拉回到平衡位置的力，它是效果力，而不是一种新的性质力．它可以由物体所受的合外力提供，也可以由某一个力或某一个力的分力提供． (2)简谐运动的回复力：F＝－kx ①k是比例系数，并非弹簧的劲度系数(水平弹簧振子中k为弹簧的劲度系数)，其值由振动系统决定，与振动位移大小无关． ②“－”号表示回复力的方向与质点偏离平衡位置的位移的方向相反． ③x是指质点对平衡位置的位移，不一定等于弹簧的伸长量或压缩量． ④回复力的作用总是把物体拉向平衡位置． 4．对简谐运动的加速度的理解 据牛顿第二定律，a＝eq \f(F,m)＝－eq \f(k,m)x，表明弹簧振子做简谐运动时振子的加速度大小也与位移大小成正比，加速度方向与位移方向相反． 5．判断振动是否为简谐运动的方法 若回复力F与位移x间的关系满足F＝－kx，则物体做简谐运动，否则就不是简谐运动． 例1如图所示，弹簧下端悬挂一钢球，上端固定，它们组成一个振动的系统，用手把钢球向上托起一段距离，然后释放，钢球便上下振动起来，若以竖直向下为正方向，下列说法正确的是(　　) A．钢球运动所能达到的最低处为平衡位置 B．钢球原来静止时的位置为平衡位置 C．钢球振动到距原静止位置下方3 cm处时位移为3 cm D．钢球振动到距原静止位置上方2 cm处时位移为2 cm 解析　振子的平衡位置是指振子原来静止时的位置，故A错，B对．振子的位移为从平衡位置指向某时刻振子所在位置的有向线段，有方向，有正负，可判断C对，D错． 答案　BC 针对训练1　如图所示，弹簧振子在光滑水平杆上的A、B之间做往复运动，下列说法正确的是(　　) A．弹簧振子运动过程中受重力、支持力和弹簧弹力的作用 B．弹簧振子运动过程中受重力、支持力、弹簧弹力和回复力作用 C．振子由O向A运动过程中，加速度方向向左 D．振子由O向B运动过程中，回复力的方向指向平衡位置 解析　回复力是根据效果命名的力，不是做简谐运动的物体受到的具体的力，它是由物体受到的具体的力所提供的，在此情景中弹簧的弹力充当回复力，故A正确，B错误；回复力的方向总是指向平衡位置，加速度的方向与回复力方向相同，所以振子由O向A运动过程中，加速度方向向右，由O向B运动过程中，回复力方向向左，故C错误，D正确． 答案　AD 二、简谐运动中各量的变化情况 　如图所示的弹簧振子 位置 A A→O O O→B B 位移 最大 减小 0 增大 最大 弹力 最大 减小 0 增大 最大 加速度 最大 减小 0 增大 最大 速度 0 增大 最大 减小 0 例2　弹簧振子在光滑的水平面上做简谐运动，在振子向着平衡位置运动的过程中(　　) A．振子所受的回复力逐渐增大 B．振子离开平衡位置的位移逐渐增大 C．振子的速度逐渐增大 D．振子的加速度逐渐增大 解析　在振子向着平衡位置运动的过程中，振子所受的回复力逐渐减小，振子离开平衡位置的位移逐渐减小，振子的速度逐渐增大，振子的加速度逐渐减小，选项C正确． 答案　C 针对训练2　一弹簧振子振动过程中的某段时间内其加速度数值越来越大，则在这段时间内(　　) A．振子的速度逐渐增大 B．振子的位移逐渐增大 C．振子正在向平衡位置运动 D．振子的速度方向与加速度方向一致 解析　振子由平衡位置向最大位移处运动过程中，振子的位移越来越大，加速度增大，速度方向与加速度方向相反，振子做减速运动，速度越