物理：《简谐运动》.ppt

ks5u精品课件 弹簧振子 第一章 机械振动  一、 简谐运动 高二年级物理备课组 观察思考 不难看出，小球、滑块和树梢一样，都在某个位置附近往复运动。 物体（或物体的某一部分）在某一位置两侧所做的往复运动，叫做机械振动，通常简称为振动，这个位置称为平衡位置。 振动现象在自然界中普遍存在。如：钟摆的摆动，水中浮标的上下浮动，挑着物体行走时扁担的颤动，树梢在微风中的摇摆，都是振动。 条件(理想化) ： ①小球看成质点 ②忽略弹簧质量 ③忽略摩擦力 思考： 振子的运动是怎样一种运动呢？ 定义:小球和弹簧所组成的系统. 理想化模型 弹簧+小球 振子静止在O点时，弹簧没有发生形变，长度为原长。 1：弹簧最大伸长的长度OA和最大压缩的长度OA＇有什么关系？ 2：振子从A经O到A＇和振子从A＇经O到A所用时间有什么关系？ 3：振子在往复运动过程中的受力有什么特点？ OA=OA＇ tAA=tAA 使振子以O为中心做往复运动 把振子拉到平衡位置右方A点时，弹簧伸长量为OA，放开振子，观察振子的振动。 （1）弹簧振子是指小球和弹簧所组成的系统，这是一种理想化模型． （2）弹簧振子为什么会振动？ 物体做机械振动时，一定受到指向中心位置的力，这个力的作用总能使物体回到中心位置，这个力叫回复力. 回复力是根据力的效果命名的，对于弹簧振子，它是弹力。 回复力可以是弹力，或其它的力，或几个力的合力，或某个力的分力。 在O点，回复力是零，叫振动的平衡位置。 弹簧的弹力遵从什么规律？ 胡克定律：F=KX 用什么办法表示他们的反向关系呢？ 用带负号的数值。F=-KX 如果物体所受的力与它偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总指向平衡位置，则物体所做的运动叫做简谐运动 简谐运动是一种最简单的、最基本的振动。一切复杂的振动都可以看成是若干简谐运动的叠加。 简谐运动中的各个物理量变化规律 O A′ O－A 总机械能 动能 势能 回复力F、加速度a 速度v 位移 x A O A′－O A′ 向左减小 向右增大 向右减小 动能增大 势能减小 A 向右增大 向右减小 向左增大 动能减小 势能增大 不变 向左最大 向右最大 0 0 向右最大 0 0 向右最大 向左最大 动能最大 势能为0 动能为0 势能最大 动能为0 势能最大 O A F F A′ 振幅、周期和频率 我们用位移、速度、加速度等物理量来描述匀变速直线运动的特征；用角速度、周期、转速等物理量描述匀速圆周运动的特征。我们用哪些物理量来描述简谐运动的特征呢？ 1．振幅（A）： 振动物体离开平衡位置的最大距离叫做振动的振幅．振幅是标量．用字母A表示。振幅是反映振动强弱的物理量． 2．周期(T)和频率(f)： 振动物体完成一次全振动所用的时间叫做振动的周期．单位时间内完成全振动的次数叫做振动的频率．它们的关系是T＝1/f. 二.简谐运动的能量 简谐运动的能量与振幅有关，振幅越大，振动的能量越大 简谐运动中动能和势能在发生相互转化，但机械能的总量保持不变，即机械能守恒。 如图所示，某一时刻弹簧振子的小球运动到平衡位置右侧，距平衡位置0点3cm处的B点，已知小球的质量为1kg，小球离开平衡位置的最大距离为5cm，弹簧的劲度系数为200N/m，求： (1)最大回复力的大小是多少？ (2)在B点时小球受到的回复力的大小和方向？ (3)此时小球的加速度大小和方向？ (4)小球的运动方向怎样？ 思考 O B 10N 6N，B→O 6m/s2 B→O O→B 或 B→O 一、简谐运动的回复力 F=-kx 1.回复力:振动物体受到的总是指向平衡位置的力. 是物体在振动方向上的合外力. 二.简谐运动的能量 简谐运动中动能和势能在发生相互转化，但机械能的总量保持不变，即机械能守恒. 2.简谐运动 动力学特点： 运动学特点： 练1:作简谐运动的物体，当它每次经过同一位置时，一定相同的物理量是（ ） A.速度 B.位移 C.回复力 D.加速度 BCD * *