《高考物理一轮复习考点扫描》专题14.5 机械振动（原卷版）

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2021 年一轮考点扫描微专题

专题 14.5 机械振动

【考点扫描】........................................................................................................................................................... 1

一、简谐运动的特征及模型............................................................................................................................ 1

二、简谐运动的规律和图象............................................................................................................................ 2

三、受迫振动和共振....................................................................................................................................... 2

四、实验：探究单摆的运动，用单摆测重力加速度..................................................................................... 2

【典例分析】........................................................................................................................................................... 3

【专题精练】........................................................................................................................................................... 7

【考点扫描】

一、简谐运动的特征及模型

1．简谐运动

(1)定义：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。

(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：使物体返回到平衡位置的力。

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。

2．简谐运动的两种模型

模型弹簧振子单摆

示意图

弹簧振子(水平)

简谐运动条件

① 弹簧质量要忽略

② 无摩擦等阻力

③ 在弹簧弹性限度内

① 摆线为不可伸缩的轻细线

② 无空气阻力等

③ 最大摆角小于等于 5°

回复力弹簧的弹力提供摆球重力沿与摆线垂直方向(即切向)的分力

平衡位置弹簧处于原长处最低点

周期与振幅无关 T＝2π

能量转化弹性势能与动能的相互转化，机械

能守恒重力势能与动能的相互转化，机械能守恒

二、简谐运动的规律和图象

1．简谐运动的表达式

(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，表示简谐运动的快慢，ωt＋φ代表运动的相

位，φ代表初相位。

2．简谐运动的图象

(1)从平衡位置开始计时，函数表达式为 x＝Asin ωt，图象如图甲所示。

甲　　　　　　　　　乙

(2)从最大位置开始计时，函数表达式为 x＝Acos ωt，图象如图乙所示。

三、受迫振动和共振

1．受迫振动

(1)概念：振动系统在周期性驱动力作用下的振动。

(2)特点：受迫振动的频率等于驱动力的频率，跟系统的固有频率无关。

2．共振

(1)现象：当驱动力的频率等于系统的固有频率时，受迫振动的振幅最大。

(2)条件：驱动力的频率等于固有频率。

(3)特征：共振时振幅最大。

(4)共振曲线(如图所示)。

四、实验：探究单摆的运动，用单摆测重力加速度　

1．实验原理

单摆在偏角很小(小于 5°)时的摆动，可看成简谐运动，其固有周期 T＝2π，可得 g＝，通过实验方法测出摆

长l和周期 T，即可计算得到当地的重力加速度。

2．实验步骤

(1)组成单摆

实验器材有：带有铁夹的铁架台，中心有孔的小钢球，约 1_m 长的细线。在细线的一端打一个比小钢球的

孔径稍大些的结，将细线穿过小钢球上的小孔，制成一个单摆；将单摆固定在带铁夹的铁架台上，使小钢

球自由下垂。

(2)测摆长

实验器材有：毫米刻度尺和游标卡尺。让摆球处于自由下垂状态时，用刻度尺量出悬线长 l线，用游标卡尺

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