2025年高考物理复习讲义第十二章第1讲　机械振动（含解析）.pdfVIP

第1讲机械振动

素养目标1.通过运动和力的关系，了解机械振动的平衡位置、回复力、简谐运动，明

确描述振动的振幅、周期和频率等物理量．(物理观念)2.清楚受迫振动的固有频率、阻尼振

动、受迫振动和共振．(物理观念)3.运用能量的观念，分析简谐运动中动能和势能的相互转

化以及总能量的守恒．(物理观念)4.弹簧振子和单摆是两个理想化模型．(科学思维)5.根据

振动图像分析简谐运动．(科学思维)

一、简谐运动

1．定义：如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图像(x­t图

像)是一条正弦曲线，这样的振动就叫作简谐运动．

2．条件：如果质点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．

3．平衡位置：物体在振动过程中回复力为零的位置．

4．回复力：使物体返回到平衡位置的力．

(1)方向：总是指向平衡位置．

(2)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．

二、简谐运动的两种模型

模型弹簧振子单摆

示意图

(1)弹簧质量可忽略．(1)摆线为不可伸缩的轻细线．

简谐运

(2)无摩擦等阻力．(2)无空气等阻力．

动条件

(3)在弹簧弹性限度内(3)最大偏角小于5°

摆球重力沿与摆线垂直(即切向)方向

回复力弹簧的弹力提供

的分力

平衡位置弹簧处于原长处最低点

l

周期与振幅无关T＝2π

g

弹性势能与动能的相互转化，机械能重力势能与动能的相互转化，机械能

能量转化

守恒守恒

三、简谐运动的公式和图像

1．表达式

(1)动力学表达式：F＝－kx，其中“－”表示回复力与位移的方向相反．

(2)运动学表达式：x＝Asin(ωt＋φ)，其中A代表振幅，ω＝2πf代表简谐运动的快慢，

0

ωt＋φ代表简谐运动的相位，φ叫作初相位．

00

2．图像

(1)从平衡位置处开始计时，函数表达式为x＝Asinωt，图像如图甲所示．

(2)从最大位移处开始计时，函数表达式为x＝Acosωt，图像如图乙所示．

四、受迫振动和共振

1．思维辨析

(1)简谐运动是匀变速运动.()

(2)振幅就是简谐运动物体的位移.()

(3)简谐运动的回复力是恒力.()

(4)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.()

(5)简谐运动的图像描述的是振动质点的轨迹．()

2．如图所示是描绘沙摆振动图像的实验装置和木板上留下的实验结果．沙摆的运动可

看作简谐运动．若用手向外拉木板的速度是0.20m/s，木板的长度是0.60m，那么下列说法

中正确的是()

A．该沙摆的周期为3s

B．该沙摆的频率为1.5Hz

C．这次实