高中物理_11-1《简谐运动》精品_新人教版选修3-4讲述.ppt

第一、二节 简谐运动 机械振动是生活中常见的运动形式 一、机械振动 1、定义：物体（或物体的一部分）在某一中心位置两侧所做的往复运动，就叫做机械振动（振动） 3、产生振动有两个必要条件： 2、机械振动的主要特征是： “空间运动”的往复性和“时间”上的周期性。 二、简谐运动 常见简谐运动： 常见简谐运动： 回复力 振子在振动过程中，所受重力与支持力平衡，振子在离开平衡位置 O 点后，只受到弹簧的弹力作用，这个力的方向跟振子离开平衡位置的位移方向相反，总是指向平衡位置，所以称为回复力。 胡克定律 在弹簧发生弹性形变时，弹簧振子的回复力F与振子偏离平衡位置的位移x大小成正比，且方向总是相反，即： 简谐运动的特点： 1、简谐振动是最简单、最基本的运动，简谐振动是理想化的振动。 2、回复力与位移成正比而方向相反，总是指向平衡位置。 3、简谐运动是一种理想化的运动，振动过程中无阻力，所以振动系统机械能守恒。 4、简谐运动是一种非匀变速运动。 5、位移随时间变化关系图是正弦或余弦曲线. 4、振幅与振动的能量有关，振幅越大，能量越大。 5、周期与频率的关系：T=1/f 6、物体的振动周期与频率，由振动系统本身的性质决定，与振幅无关，所以其振动周期称为固有周期。振动频率称为固有频率。 几点注意事项 例2、一个弹簧振子的振动周期是0.25s，当振子从平衡位置开始向右运动，经过1.7s时，振子的运动情况是（ ） A.正在向右做减速运动； B.正在向右做加速运动； C.正在向左做减速运动； D.正在向左做加速运动； 思考与讨论 B 例3.右图为甲、乙两个物体的振动图象，则： ( ) A.甲、乙两振动的振幅分别是2m，1m； B.甲、乙的振动频率之比为1:2； C.前四秒内甲，乙两物体的加速度均为负值； D.第二秒末甲的速度最大，乙的加速度最大。 思考与讨论 AD 6、一弹簧振子作简谐振动,周期为T,( )A.若t时刻和(t+Δt)时刻振子运动位移的大小相等、方向相同,则Δt一定等于T的整数倍; B.若t时刻和(t+Δt)时刻振子运动速度的大小相等、方向相反,则Δt一定等于T/2的整数倍; C.若Δt =T，则在t时刻和(t+Δt)时刻振子运动动能一定相等； D.若Δt=T/2，则在t时刻和(t+Δt)时刻弹簧的长度一定相等. 思考与讨论 7、一弹关振子作简谐运动，则下列说法正确的有（ ） A.若位移为负值，则速度一定为正值． B.振子通过平衡位置时，速度为零，加速度最大． C.振子每次通过平衡位置时，加速度相同，速度也相同． D.振子每次通过同一位置时，其速度不一定相同，但加速度一定相同. 思考与讨论 8.一质点作简谐振动，其位移X与时间T的关系曲线图，由图可知： ( ) A.由0时刻开始计时，质点的轨迹是一条正弦曲线 B.质点振动的频率为2Hz C.在 t=3秒末，质点的加速度负向最大 D.在t=4秒末，质点的速度负向最大 t/s x/cm 0 2 4 6 2 -2 思考与讨论 * 机械振动 想一想—— 进入高中以来，我们主要学习了哪几种形式的运动?? 请说出各运动的名称及每种运动所对应的受力情况。 1.匀速直线运动 2.匀变速直线运动 3.平抛运动 4.匀速圆周运动 （1）每当物体离开平衡位置就会受到回复力的作用。 （2）阻力足够小。 振子以O点为中心在水平杆方向做往复运动。振子由B点开始运动，经过O点运动到C点，由C 点再经过O 点回到B点，且OC等于OB, 此后振子不停地重复这种往复运动。以上装置称为弹簧振子。 弹簧振子 定义：指理想化处理后的弹簧与小球组成的系统。 弹簧振子的理想化条件 （1）弹簧的质量比小球的质量小得多，可以认为质量集中于振子（小球）。 （2）小球需体积很小，可当做质点处理。 （3）忽略一切摩擦及阻力作用。 （4）小球从平衡位置拉开的位移在弹性限度内。 这个关系在物理学中叫做胡克定律 式中k是弹簧的劲度系数。负号表示回复力的方向跟振子离开平衡位置的位移方向相反。 定义:物体在跟位移大小成正比，并且总是指向平衡位置的力作用下的振动，叫做简谐运动。 说明:判断是否作简谐振动的依据是 简谐运动中位移、加速度、速度、动量、动能、势能的变化规律 平衡位置:振动物体能够静止时的位置。 （1）振动中的位移x都是以平衡位置为起点的，因此，方向就是从平衡位置指向末位置的方向，大小就是这两位置间的距离，两个“端点”位移最大，在平衡位置位移为零。 位移随时间变化关系图是正弦或余弦曲线. 思考:怎样才能描绘位移随时间变化图线? （2）加速度a在两个“端点”最大，在