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Copyright © 2014 Simon PPT. All Rights Reserved. 机械振动 高中物理选修 · 选修3-4 第十一章 机械振动：是指物体或质点在其平衡位置附近所作有规律 的往复运动。 高中阶段主要学习最简单的机械振动——简谐运动 内容组成 本节研究简谐振动常见的物理模型： ①单摆： ②弹簧振子： 水平振动 竖直振动 01 02 简谐运动的基本特征 1．简谐运动的规律：质点的位移与时间的关系遵从 的规律， 即它的振动图象(x-t 图象)是一条 ． 2．平衡位置： 物体在振动过程中 为零的位置． 【平衡位置为回复力为零的位置，而非一定是合外力为零的位置】 正弦函数 正弦曲线 回复力 补充说明： (1)定义：使物体返回到 的力 .【可以是某个力或合外力】 03 (2)方向：总是指向 ．【合外力并不一定为零】 (3)来源：属于 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． 3．回复力 平衡位置 平衡位置 效果 04 4．描述简谐运动的物理量 物理量 定义 意义 位移 由 指向质点 的有向线段 描述质点振动中某时刻的位置相对于 的位移。无论从何时开始计时，一个周期内位移为4A，半个周期内位移为2A。 振幅 振动物体离开平衡位置 的____________ 描述振动的 和能量 平衡位置 所在位置 最大距离 强弱 平衡位置 05 物理量 定义 意义 周期 振动物体完成一次 所需的时间 描述振动的 ，两者互为倒数：T＝ 频率 振动物体 内完成全振动的次数 相位 ωt＋φ 描述周期性运动在各个时刻所处的不同状态 全振动 单位时间 快慢 4．描述简谐运动的物理量 (1)动力学特征：F＝－kx，“－”表示回复力的方向与位移方向相 反，k是比例系数，不一定是弹簧的劲度系数．(2)运动学特征：简谐运动的加速度与物体偏离平衡位置的位移成正 比，而方向相反，为变加速运动，远离平衡位置时， x、F、a、Ep均增大，v、Ek均减小，靠近平衡位置 时则相反．(3)周期性特征：相隔T或nT的两个时刻振子处于同一位置且振动状 态相同． 06 5.简谐运动的“五大”特征 07 (4)对称性特征： ①相隔或整周期T的两个时刻，振子位置关于平衡位置对称， 位移、速度、加速度大小相等，方向相反． ②如图所示，振子经过关于平衡位置O对称的两点P、P′(OP＝OP） 时，速度的大小、动能、势能相等，相对于平衡位置的位移大 小相等． ③振子由P 到O 所用时间等于由O 到P′所用时间，即tPO＝tOP′. ④振子往复过程中通过同一段路程(如OP段)所用时间相等，tOP＝tPO. 5.简谐运动的“五大”特征 08 (5)能量特征：振动的能量包括动能Ek和势能Ep，简谐运动过程中，系 统动能与势能相互转化，系统的机械能守恒． 5.简谐运动的“五大”特征 [题组突破训练] 09 1．[简谐运动的特点]　如图所示，弹簧振子在BC间振动，O为平衡位置，BO＝OC＝5 cm.若振子从B到C的运动时间是1 s，则下列说法中正确的是(　　 ) A．振子从B 经O 到 C 完成一次全振动 B．振动周期是2 s，振幅是5 cm C．经过两次全振动，振子通过的路程是20 cm D．从B开始经过3 s，振子通过的路程是30 cm E．振子从B到O 的时间与从O 到C 的时间相等 BDE 10 2．[简谐运动对称性的应用] 　一个质点在平衡位置O点附近做机械振动．若从O点开始计时，经过 3 s质点第一次经过M点(如图所示)；再继续运动，又经过 2 s它第二次经过M点，则该质点第三次经过M点还需要的时间是_____