第二章機械振動（單元知識清單）（原卷版）高二物理（人教版2019選擇性）

第二章機械振動知識梳理簡諧運動一彈簧振子1．機械振動：物體或物體的一部分在一個位置附近的____________________運動稱為機械振動，簡稱振動。2．平衡位置：振動物體所受合力為____________________的位置。3．彈簧振子：如圖所示，帶有小孔的小球連接在彈簧的一端，彈簧的另一端固定，小球套在____________________的桿上能夠____________________滑動，這樣的小球和彈簧組成的系統(tǒng)稱為彈簧振子，簡稱為振子。二簡諧運動及其圖像1．彈簧振子的位移—時間圖像(1)建立坐標(biāo)系：水平的彈簧振子，以小球的____________________為坐標(biāo)原點，沿著____________________方向建立坐標(biāo)軸。小球在平衡位置____________________時它對平衡位置的位移為正，在____________________時為負。(2)繪制圖像：用橫軸表示振子運動的____________________，縱軸表示振子在振動過程中離開____________________的位移x，振子振動的x-t圖像如圖所示，是一條正弦(或余弦)曲線。2．簡諧運動(1)定義：如果物體的位移與____________________的關(guān)系遵從正弦函數(shù)的規(guī)律，即它的振動圖像(x-t圖像)是一條正弦曲線，這樣的振動是一種簡諧運動。(2)特點：簡諧運動是最簡單、最____________________的振動，彈簧振子的運動就是簡諧運動。3．簡諧運動的振動圖像(x-t圖像)如圖所示：(1)簡諧運動的振動圖像描述振動物體的____________________的變化規(guī)律。(2)簡諧運動的振動圖像是正弦(或余弦)曲線，從圖像上可直接看出不同時刻振動質(zhì)點的位移大小和方向、速度大小和方向的變化趨勢。第2節(jié)簡諧運動的描述一、描述簡諧運動的物理量1．振幅(1)定義：振動物體離開平衡位置的_______________________，用A表示，國際單位：m。(2)振動范圍：振動物體運動范圍為________________________的兩倍。2．全振動：類似于O→B→O→C→O的一個________________________的振動過程。3．周期和頻率(1)周期：做簡諧運動的物體完成一次全振動所需要的________________________，用T表示，國際單位：s。(2)頻率：單位時間內(nèi)完成全振動的________________________，用f表示，單位：Hz。(3)周期T與頻率f的關(guān)系：T＝______________________。(4)物理意義：周期和頻率都是表示物體_______________________的物理量，周期越小，頻率_______________________，表示物體振動越快。4．相位用來描述周期性運動在各個時刻所處的________________________。二、簡諧運動的表達式簡諧運動的函數(shù)表達式為x＝______________________。1．A：表示簡諧運動的________________________。2．ω：是一個與頻率成正比的量，叫作簡諧運動的“圓頻率”，表示簡諧運動的快慢，ω＝________________________＝_______________________。3．ωt＋φ：代表簡諧運動的________________________。4．φ：表示t＝0時的相位，叫作________________________。第3節(jié)簡諧運動回復(fù)力和能量一、簡諧運動的回復(fù)力1．簡諧運動的動力學(xué)定義如果物體在運動方向上所受的力與它偏離平衡位置的位移大小成_______________________，并且總是指向________________________，質(zhì)點的運動就是簡諧運動。2．回復(fù)力項目內(nèi)容定義振動質(zhì)點受到的總能使其回到________________________的力方向總是指向________________________表達式F＝_______________________效果總是要把物體拉回到______________________二、簡諧運動的能量1．振動系統(tǒng)的狀態(tài)與能量的關(guān)系(1)振子的速度與動能：速度不斷________________________，動能也在不斷________________________。(2)彈簧形變量與勢能：彈簧形變量在不斷________________________，因而勢能也在不斷_______________________。2．簡諧振動的能量振動系統(tǒng)的能量一般指振動系統(tǒng)的機械能。振動的過程就是動能和勢能互相轉(zhuǎn)化的過程。(1)在最大位移處，________________________最大，________________________為零；(2)在平衡位置處，_______________________最大，________________________最??；(3)在簡諧運動中，振動系統(tǒng)的機械能__守恒__(選填“守恒”或“減小”)，而在實際運動中都有一定的能量損耗，因此簡諧運動是一種理想化的模型。3．決定能量大小的因素振動系統(tǒng)的機械能跟______________________有關(guān)，_______________________越大，機械能就越大，振動越強。單擺一、單擺1．單擺模型(1)由細線和________________________組成。(2)細線的質(zhì)量和小球相比________________________。(3)小球的直徑與線的長度相比________________________。2．?dāng)[動特點：在擺角很小時，位移—時間圖線是一條正弦曲線，說明單擺的運動是________________________。二、單擺的回復(fù)力1．回復(fù)力的來源擺球的重力沿________________________方向的分力。2．回復(fù)力的特點在偏角很小時，擺球所受的回復(fù)力與它偏離平衡位置的位移成________________________，方向總指向________________________，即F＝_______________________。三、單擺的周期1．探究單擺的振幅、質(zhì)量、擺長對周期的影響(1)探究方法：________________________法。(2)實驗結(jié)論：①單擺振動的周期與擺球質(zhì)量________________________。②振幅較小時周期與振幅________________________。③擺長越長，周期________________________；擺長越短，周期_______________________。2．定量探究單擺的周期與擺長的關(guān)系(1)周期的測量：用停表測出單擺N(30～50)次全振動的時間t，利用T＝________________________計算它的周期。(2)擺長的測量：用________________________測出細線長度l0，用_______________________測出小球直徑D，利用l＝_______________________求出擺長。(3)數(shù)據(jù)處理：改變_______________________，測量不同_______________________及對應(yīng)周期，作出T－l，T－l2或T－eq\r(l)圖像，得出結(jié)論。3．周期公式(1)公式的提出：周期公式是荷蘭物理學(xué)家_______________________首先提出的。(2)公式：T＝_______________________，即T與擺長l的二次方根成________________________，與重力加速度g的二次方根成________________________。第5節(jié)用單擺測重力加速度一、實驗?zāi)康耐ㄟ^測量擺長、周期，利用公式g＝______________________求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?。二、實驗器材鐵架臺及鐵夾、金屬小球(上面有一個通過球心的小孔)、________________________、細線(長1m左右)、刻度尺(最小刻度為1mm)、______________________。三、實驗原理與設(shè)計1．實驗的基本思想——理想化模型：單擺在偏角很小(不大于5°)時的運動，可以看成________________________運動。2．實驗原理：由單擺的周期公式T＝2πeq\r(\f(l,g))，可得g＝______________________，據(jù)此通過實驗測出擺長l和周期T，即可計算得到當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取?．實驗設(shè)計——兩個物理量的測量方法。(1)單擺長度的測量。用________________________測量單擺的線長，用________________________測量擺球的直徑。擺長即擺線靜止時從懸點到球心間的距離。(2)單擺周期的測量。測出單擺n次全振動的總時間t，單擺周期為T＝________________________。受迫振動共振一、固有振動、阻尼振動1．固有振動振動系統(tǒng)________________________的振動。2．固有頻率________________________振動的頻率。3．阻尼振動振幅隨時間________________________的振動。二、受迫振動1．驅(qū)動力作用于振動系統(tǒng)的________________________外力。2．受迫振動系統(tǒng)在________________________作用下的振動叫受迫振動。3．受迫振動的頻率做受迫振動的系統(tǒng)振動穩(wěn)定后，其振動頻率等于________________________的頻率，與系統(tǒng)的________________________無