简谐运动知识点说明1.弹簧振子(简谐振子):(1)平衡位置:小球偏离原来静止的位置;(2)弹簧振子:小球在平衡位置附近的往复运动,是一种机械运动,这样的系统叫做弹簧振子。
(3)特点:一个不考虑摩擦阻力,不考虑弹簧的质量,不考虑振子的大小和形状的理想化的物理模型。
2.弹簧振子的位移—时间图像弹簧振子的s—t图像是一条正弦曲线,如图所示。
巩固练习:1.下列说法中正确的是()A.弹簧振子的运动是简谐运动 B.简谐运动就是指弹簧振子的运动C.简谐运动是匀变速运动 D.简谐运动是机械振动中最简单、最基本的一种2.简谐运动是下列哪一种运动()A.匀变速运动 B.匀速直线运动C.非匀变速运动 D.匀加速直线运动3.如图,当振子由A向O运动时,下列说法中正确的是()A.振子的位移在减小 B.振子的运动方向向左C.振子的位移方向向左 D.振子的位移大小在增大4.一质点做简谐运动,如图所示,在0.2s到0.3s时间内质点的运动情况是A.沿负方向运动,且速度不断增大B.沿负方向运动,且位移不断增大C.沿正方向运动,且速度不断增大D.沿正方向运动,且加速度不断减小5.如图(a),一弹簧振子在AB间做简谐运动,O为平衡位置,如图(b)是振子做简谐运动时的位移—时间图象.则关于振子的加速度随时间的变化规律.下列四个图象中正确的是6.下图为质点P在0~4s内的振动图象,下列叙述正确的是()A.再过1s,该质点的位移是正向最大B.再过1s,该质点的速度方向为正向C.再过1s,该质点的加速度方向为正向D.再过1s,该质点的速度最大7.如图所示,是一水平弹簧振子做简谐运动的振动图象(x-t图).由图可推断,振动系统()A.在t1和t3时刻具有相同的速度B.在t3和t4时刻具有相同的速度C.在t4和t6时刻具有相同的位移D.在t1和t6时刻具有相同的速度8、如图所示是某质点做简谐运动的振动图象,根据图象中的信息,回答下列问题:质点在第2s末的位移是多少?质点在第2s内的位移是多少?在前4s内的路程是多少?9.如图所示,是某质点做简谐运动的振动图象,根据图象中的信息,回答下列问题:(1)质点离开平衡位置的最大距离有多大?(2)在1.5s和2.5s两个时刻,质点向哪个方向运动?10.如图,简谐运动的图象上有a、b、c、d、e、f六个点,其中:(1)与a点位移相同的点有哪些?(2)与a点速度相同的点有哪些?(3)图象上从a点到c点,质点经过的路程为多少?简谐运动的描述1.简谐运动及其图像。
(1)简谐运动: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(x-t图像)是一条正弦曲线,这样的振动1.描述简谐振动的物理量,如图所示:(1)振幅:振动物体离开平衡位置的最大距离,OA=OA′。
(2)全振动:振子向右通过O点时开始计时,运动到A,然后向左回到O,又继续向左达到A′,之后又回到O,这样一个完整的振动过程称为一次全振动。
(3)周期:做简谐运动的物体完成一次全振动所需要的时间,符号T表示,单位是秒(s)。
(4)频率:单位时间内完成全振动的次数,符号用f表示,且有f=1T,单位是赫兹(Hz),1Hz=1s−1。
(5)周期和频率都是表示物体振动快慢的物理量,周期越小,频率越大,振动越快。
(6)相位:用来描述周期性运动在各个时刻所处的不同状态。
2.简谐运动的表达式:x=A sin(ωt+φ)。
(1)理解:A代表简谐运动的振幅;ω叫做简谐运动的圆频率,表示简谐运动的快慢,且ω=2πT=2πf;(ωt+φ)代表简谐运动的相位,φ是t=0时的相位,称作初相位或初相;两个具有相同频率的简谐运动存在相位差∆φ=φ2−φ1,我们说2的相位比1超前∆φ。
(2)变形:x=A sin(2πTt+φ0)。
叫做简谐运动。
1、关于简谐运动的频率,下列说法正确的是()A.频率越高,振动质点运动的速度越大B.频率越高,单位时间内速度的方向变化的次数越多C.频率是50Hz时,1s内振动物体速度方向改变100次D.弹簧振子的固有频率与物体通过平衡位置时的速度大小有关2、如图所示,为质点的振动图象,下列判断中正确的是()A.质点振动周期是8s B.振幅是±2cmC.4s末质点的速度为负,加速度为零 D.10s末质点的加速度为正,速度为零3、物体A做简谐运动的振动位移x A=3sin(100t+π2)m,物体B做简谐运动的振动位移x B=5sin(100t+π6)m.比较A、B的运动()A.振幅是矢量,A的振幅是6 m,B的振幅是10 m B.周期是标量,A、B周期相等为100 sC .A 振动的频率f A 等于B 振动的频率f BD .A 的相位始终超前B 的相位π34、 一简谐振动的振动方程为:x =3sin(5πt +π4),式中位移x 的单位是cm ,则( )A .振动的振幅为3cmB .振动的频率为2.5HzC .振动的初相为φ=π4D .t =1s 时的位移为2cm5.做简谐运动的物体,振动周期为2s ,物体经过平衡位置时开始计时,那么t =1.2s 时,物体( )A .正在做加速运动,加速度的值正在增大B .正在做减速运动,加速度的值正在减小C .正在做减速运动,加速度的值正在增大D .正在做加速运动,加速度的值正在减小6.周期为2s 的简谐运动,在半分钟内通过的路程是60cm ,则在此时间内振子经过平衡位置的次数和振子的振幅分别为( )A .15次,2cmB .30次,1cmC .15次,1cmD .60次,2cm7.某振子做简谐运动的表达式为x =2sin(2πt +π6)cm 则该振子的振幅和周期为( )A 2cm 1sB .2cm 2πsC .1cm π6s D .以上全错8.有一弹簧振子,振幅为0.8 cm ,周期为0.5 s ,初始时具有负方向的最大加速度,则它的振动方程是( )A .x =8×10-3sin(4πt +π2) mB .x =8×10-3sin(4πt -π2) mC .x =8×10-1sin(πt +3π2) mD .x =8×10-1sin(π4t +π2) m9.一个做简谐运动的质点,它的振幅是4cm ,频率是2.5Hz ,该质点从平衡位置开始经过2.5s 后,位移的大小和经过的路程为( )A .4cm 、10cmB .4cm 、100cmC .0、24cmD .0、100cm10.一个在光滑水平面内的弹簧振子,第一次用力把弹簧压缩x 后释放让它振动,第二次把弹簧压缩2x 后释放让它振动,则先后两次振动的周期和振幅之比分别为( ) A .1∶1 1∶1 B .1∶1 1∶2 C .1∶4 1∶4 D .1∶2 1∶211.一个简谐运动的振动方程是x =5cos(2πt +π2)cm ,这个振动的最大位移值为_______,频率为_______,t =0.1s 时的相位是______,在1s 内物体通过的路程是________.12.根据如图所示的振动图象:(1)算出下列时刻振子对平衡位置的位移. ①t 1=0.5 s ;②t 2=1.5 s(2)将位移随时间的变化规律写成x =Asin(ωt +φ)的形式并指出振动的初相位是多少?简谐运动的回复力和能量知识点说明:1.简谐运动的回复力:(1)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,力的方向总是指向平衡位置,所以称这个力为回复力。
(2)大小:F=−kx,k是弹簧的劲度系数,x是小球的位移大小。
2.简谐运动的能量:(1)振子速度在变,因而动能在变;弹簧的伸长量在变,弹性势能在变。
(2)变化规律:位置 A A→O O O→B B 位移的大小最大减小0 增大最大速度的大小0 增大最大减小0 动能0 增大最大减小0势能最大减小0 增大最大总能(理想化) 不变不变不变不变不变总结:A总机械能=任意位置的动能+势能=平衡位置的动能=振幅位置的势能;B弹簧振子在平衡位置的动能越大,振动的能量就越大;振幅越大,振幅位置的势能就越大,振动的能量就越大。
1.关于简谐运动的回复力,下列说法正确的是()A.可以是恒力B.可以是方向不变而大小变化的力C.可以是大小不变而方向改变的力D.一定是变力2.关于简谐振动,以下说法中正确的是()A.回复力总指向平衡位置B.加速度、速度方向永远一致C.在平衡位置加速度、速度均达到最大值D.在平衡位置速度达到最大值,而加速度为零3.如图所示,一弹簧振子在A、B间做简谐运动,平衡位置为O,已知振子的质量为M,若振子运动到B处时将一质量为m的物体轻放到M的上面,且m和M间无相对运动地一起运动,下列叙述正确的是()A.振幅不变B.振幅减小C.最大动能不变D.最大动能减少4.如图所示,物体A置于物体B上,一轻质弹簧一端固定,另一端与B相连.在弹性限度范围内,A和B在光滑水平面上做往复运动(不计空气阻力),并保持相对静止,则下列说法正确的是()A.A和B均做简谐运动B.作用在A上的静摩擦力大小与弹簧的形变量成正比C.B对A的静摩擦力对A做功,而A对B的静摩擦力对B不做正功D.B对A的静摩擦力始终对A做正功,而A对B的静摩擦力对B不做功5.如图所示,对做简谐运动的弹簧振子m的受力分析,正确的是()A.重力、支持力、弹簧的弹力B.重力、支持力、弹簧的弹力、回复力C.重力、支持力、回复力、摩擦力D.重力、支持力、摩擦力6.关于质点做简谐运动,下列说法中正确的是()A.在某一时刻,它的速度与回复力的方向相同,与位移的方向相反B.在某一时刻,它的速度、位移和加速度的方向都相同C.在某一段时间内,它的回复力的大小增大,动能也增大D.在某一段时间内,它的势能减小,加速度的大小也减小7.弹簧振子在做简谐振动的过程中,振子通过平衡位置时()A.加速度值最大 B.回复力的值最大C.速度值最大 D.位移最大8.一平台沿竖直方向做简谐运动,一物体置于振动平台上随平台一起运动.当振动平台处于什么位置时,物体对台面的正压力最大()A.当振动平台运动到最高点时B.当振动平台向下运动过振动中心点时C.当振动平台运动到最低点时D.当振动平台向上运动过振动中心点时9.做简谐运动的物体,其加速度a随位移x的变化规律应是下图中的哪一个()10.如图为一弹簧振子的振动图象,由此可知()A.在t1时刻,振子的动能最大,所受的弹力最大B.在t2时刻,振子的动能最大,所受的弹力最小C .在t 3时刻,振子的动能最大,所受的弹力最小D .在t 4时刻,振子的动能最大,所受的弹力最大 11.做简谐运动的弹簧振子,其质量为m ,最大速率为v 0,若从某时刻算起,在半个周期内,合外力( )A .做功一定为0B .做功一定不为0C .做功一定是12mv 2D .做功可能是0到12mv 20之间的某一个值12.甲、乙两弹簧振子,振动图象如图所示,则可知( ) A .两振子完全相同 B .两振子所受回复力最大值之比为2∶1 C .振子甲速度为零时,振子乙速度最大 D .振子的振动频率之比为2∶113.一弹簧振子的质量为100g ,弹簧的劲度系数为k =10N/m ,将振子拉离平衡位置2cm 处放手使其振动,则此振动过程中受到的最大回复力大小是________N ,最大加速度的大小是________m/s 2.14.如图所示,光滑的水平面上放有一弹簧振子,轻弹簧右端固定在滑块上,已知滑块质量m =0.5kg ,弹簧劲度系数k =240N/m ,将滑块从平衡位置O 向左平移,将弹簧压缩5cm ,静止释放后滑块在A 、B 间滑动,则(1)滑块加速度最大是在A 、B 、O 三点中哪点?此时滑块加速度多大?(2)滑块速度最大是在A 、B 、O 三点中哪点?此时滑块速度多大?(假设整个系统具有的最大弹性势能为0.3J)。