2024年高考物理一轮复习（全国版） 第15章 第1讲　机械振动.docx

考情

分析

简谐运动、振动图象

2022·浙江6月选考·T112022·河北卷·T16(1)2022·重庆卷·T16(1)

2021·全国甲卷·T34(2)2021·广东卷·T16(1)2021·河北卷·T16(1)

2021·湖南卷·T16(1)2021·江苏卷·T42020·全国卷Ⅱ·T34(1)

机械波

2022·北京卷·T62022·湖南卷·T16(1)

2022·广东卷·T16(1)2021·浙江6月选考·T9

波的图象

2022·全国甲卷·T34(1)2022·浙江6月选考·T162022·辽宁卷·T3

2021·全国乙卷·T34(1)2021·天津卷·T42021·北京卷·T3

2021·湖北卷·T102020·全国卷Ⅲ·T34(1)2020·天津卷·T42020·山东卷·T4

振动图象和波的图象

2022·山东卷·T92021·辽宁卷·T72021·山东卷·T10

2020·北京卷·T62019·全国卷Ⅰ·T34(1)

波的干涉

2022·全国乙卷·T34(1)2022·浙江1月选考·T152021·浙江1月选考·T13

2020·全国卷Ⅰ·T34(2)2019·全国卷Ⅲ·T34(1)

实验：用单摆测定重力加速度

2020·浙江7月选考·T17(2)

多普勒效应

2020·全国卷Ⅰ·T34(1)

试题

情境

生活实践类

共振筛、摆钟、地震波、多普勒彩超等

学习探究类

简谐运动的特征、单摆的周期与摆长的定量关系、用单摆测定重力加速度、受迫振动的特点、共振的条件及其应用、波的干涉与衍射现象、多普勒效应

第1讲机械振动

目标要求1.知道简谐运动的概念，理解简谐运动的表达式和图象.2.知道什么是单摆，熟记单摆的周期公式.3.理解受迫振动和共振的概念，了解产生共振的条件．

考点一简谐运动的基本特征

1．简谐运动：如果物体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．

2．平衡位置：物体在振动过程中回复力为零的位置．

3．回复力

(1)定义：使物体在平衡位置附近做往复运动的力．

(2)方向：总是指向平衡位置．

(3)来源：属于效果力，可以是某一个力，也可以是几个力的合力或某个力的分力．

1．简谐运动的平衡位置就是质点所受合力为零的位置．(×)

2．做简谐运动的质点先后通过同一点，回复力、速度、加速度、位移都是相同的．(×)

3．做简谐运动的质点，速度增大时，其加速度一定减小．(√)

4．振动物体经过半个周期，路程等于2倍振幅；经过eq\f(1,4)个周期，路程等于振幅．(×)

对简谐运动的理解

受力

特点

回复力F＝－kx，F(或a)的大小与x的大小成正比，方向相反

运动

特点

靠近平衡位置时，a、F、x都减小，v增大；远离平衡位置时，a、F、x都增大，v减小

能量

振幅越大，能量越大．在运动过程中，动能和势能相互转化，系统的机械能守恒

周期性

做简谐运动的物体的位移、回复力、加速度和速度均随时间做周期性变化，变化周期就是简谐运动的周期T；动能和势能也随时间做周期性变化，其变化周期为eq\f(T,2)

对称性

(1)如图所示，做简谐运动的物体经过关于平衡位置O对称的两点P、P′(OP＝OP′)时，速度的大小、动能、势能相等，相对于平衡位置的位移大小相等

(2)物体由P到O所用的时间等于由O到P′所用时间，即tPO＝tOP′

(3)物体往复过程中通过同一段路程(如OP段)所用时间相等，即tOP＝tPO

(4)相隔eq\f(T,2)或eq\f(?2n＋1?T,2)(n为正整数)的两个时刻，物体位置关于平衡位置对称，位移、速度、加速度大小相等，方向相反

考向1简谐运动基本物理量的分析

例1(2022·浙江6月选考·11)如图所示，一根固定在墙上的水平光滑杆，两端分别固定着相同的轻弹簧，两弹簧自由端相距x.套在杆上的小球从中点以初速度v向右运动，小球将做周期为T的往复运动，则()

A．小球做简谐运动

B．小球动能的变化周期为eq\f(T,2)

C．两根弹簧的总弹性势能的变化周期为T

D．小球的初速度为eq\f(v,2)时，其运动周期为2T

答案B

解析物体做简谐运动的条件是它在运动中所受回复力与位移成正比，且方向总是指向平衡位置，可知小球在杆中点到接触弹簧过程，所受合力为零，此过程做匀速直线运动，故小球不是做简谐运动，A错误；假设杆中点为O，小球向右压缩弹簧至最大压缩量时的位置为A，小球向左压缩弹簧至最大压缩量时的位置为B，可知小球做周期为T的往复运动，过程为O→A→O→B→O，根据对称性可知小球从O→A→O与O→B→O，这两个过程小球的动能变化完全一致，两根弹簧的总弹性势能的变化完全