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选修3-4;第1节机械振动;关键点一简谐运动描述与图象应用

例1弹簧振子以O点为平衡位置，在B、C两点间做简谐运动，在t=0时刻，振子从O、B间P点以速度v向B点运动；在t=0.20s时，振子速度第一次变为-v；在t=0.50s时，振子速度第二次变为-v.

（1）求弹簧振子振动周期T.

（2）若BC之间距离为25cm，求振子在4.00s内经过旅程.

（3）若BC间距离为25cm，从振子经过平衡位置开始计时写出其位移表示式，并画出运动图象.

【点拨】（1）依据运动对称性确定周期.

（2）依据一个周期旅程为4A确定总旅程.

（3）从平衡位置计时，简谐运动表示式x=Asinωt,并据此画出图象.;【解析】（1）依据运动对称性，振子在t=0.50s时运动到P关于O对称点，且速度方向相反，故历时1/2T，如图故周期T=2t=1.0s.

(2)振子经过旅程为s=t4A/T=4.00/1.00×4×

25/2cm=200cm.

(3)振子振幅A=1/2×25cm=12.5cm,角速度ω=2π/T=2πrad/s,从平衡位置计时其位移表示式为x=12.5sinωt=12.5sin2πt.图象如图所表示：;关键点二单摆周期规律应用

例2如图所表示为一单摆及其振动图象，由图回答：

(1)单摆振幅为，频率为，摆长为，一周期内位移x(F回、a、Ep)最大时刻为.

(2)单摆摆球屡次经过同一位置时，以下物理量改变是.

A.位移B.速度C.加速度

D.动量E.动能F.摆线张力

(3)当在悬点正下方O′处有一光滑水平细钉可挡住摆线，且O′E=（1/4）OE.则单摆周期为s.

【点拨】（1）依据图象和摆球运动规律判断其参量及参量改变.;解析：（1）由纵坐标最大位移可直接读取振幅为3cm.从横坐标可直接读取完成一个全振动所需时间就是周期T＝2s，进而算出频率f＝1/T=0.5Hz，由T=2π算出摆长l＝gT2/4π2＝1m.从图中看出纵坐标有最大值时刻为0.5s末和1.5s末.

（2）摆球经过同一位置，位移、回复力和加速度不变；由机械能守恒可知动能不变，速率也不变，摆线张力mgcosα＋mv2/l也不变；相邻两次经过同一点，速度方向改变，从而动量方向也改变，故B、D正确.

（3）放钉后改变了摆长，所以单摆周期应为钉左侧半个周期和右侧半个周期之和，由（1）知摆长为1m，所以t左＝π＝1s；钉右侧半个周期，t右=π=0.5s，所以T＝t左+t右＝1.5s.

;关键点三受迫振动规律应用

例3（1）（·宁夏）某振动系统固有频率为f0，在周期性驱动力作用下做受迫振动，驱动力频率为f.若驱动力振幅保持不变，以下说法正确是（填入选项前字母，有填错不得分）

A．当f＜f0时，该振动系统振幅随f增大而减小

B．当f＞f0时，该振动系统振幅随f减小而增大

C．该振动系统振动稳定后，振动频率等于f0

D．该振动系统振动稳定后，振动频率等于f

（2）当代共振技术普遍应用于机械、化学、力学、电磁学、光学及分子、原子物理学、工程技术等几乎全部科技领域.若是利用共振，应该让驱动力频率物体固有频率，若是消除共振，应该让驱动力频率物体固有频率.（填“靠近”、“远离”）;【点拨】（1）受迫振动频率由驱动力频率决定.

（2）受迫振动振幅由驱动力频率与固有频率差决定.

（3）当驱动力频率等于固有频率时，物体振幅最大，到达共振.

解析：（1）做受迫振动物体，振动频率等于驱动力频率；当驱动力频率等于振动系统固有频率时，振动系统振幅最大，故B、D正确.

（2）当驱动力频率等于固有频率时，物体振幅最大，到达共振.利用共振应该让驱动力频率靠近物体固有频率，消除共振，应该让驱动力频率远离物体固有频率.

答案：（1）BD（2）靠近远离;简谐运动不一样于前面学习直线运动，不能用旧思维模式分析新问题，不要形成思维定势，要善于接收新知识、新方法，并利用到实际问题中去，才能开拓我们分析、处理问题思绪.一个弹簧振子，第一次被压缩x后释放做自由振动，周期为T1，第二次被压缩2x后释放做自由振动，周期为T2，则两次振动周期之比T1∶T2为()

A．1∶1B．1∶2C．2∶1D．1∶4

【错解】B;【剖析】把振子运动看成是匀速运动.用匀速运动规律，压缩x时，振幅为x，完成