高二下学期物理（2019）选择性必修第一册学案：2.1简谐运动（无答案）.doc

高二物理选择性必修一2.1《简谐运动》学案 【自主学习】 一．机械振动 1．平衡位置：振子原来___________时的位置。 2．机械振动：振子在__________附近所做的________运动。简称__________。 3．弹簧振子：它是小球和弹簧组成的__________的名称，是一个理想模型。 二．简谐运动 1．回复力 （1）方向特点：总是指向________________。 （2）作用效果：把物体拉回到__________________。 （3）表达式：F=_______，即回复力与物体的位移大小成________，________表明回复力与位移方向始终相反，k是一个常数，由_________________决定。 2．简谐运动的动力学定义 物体在跟偏离平衡位置的位移大小成_______，并且总是指向__________的回复力作用下的振动。 三．描述简谐运动的物理量 1．振幅（A） （1）定义：振动物体离开平衡位置的___________。 （2）物理意义：表示振动强弱，是_________（填“矢量”、“标量”）。 2．全振动 振子以相同的_____________相继通过______________所经历的过程。 3．周期（T）和频率（f） （1）周期：做简谐运动的物体，完成______________所需要的时间。 （2）频率：单位时间内完成___________的次数。 （3）物理意义：周期和频率都是表示物体___________的物理量，周期越小，频率_____，表示物体振动________，周期与频率的关系是__________（用公式表示）。 四．简谐运动的能量 1．一般指振动系统的_________。振动的过程就是_______和_______互相转化的过程。 （1）在最大位移处，________最大，________为零。 （2）在平衡位置处，________最大，________最小。 2．决定能量大小的因素 振动系统的机械能跟_______有关，_______越大，机械能就越大，振动越强。在简谐运动中，振动系统的机械能______（填“守恒”、“减小”），所以简谐运动是______（填“等幅”、“减幅”）振动。 【重点剖析】 一．振动与弹簧振子 1．振动物体可能做直线运动，也可能做曲线运动，所以其运动轨迹可能是直线，也可能是曲线（如：用细线悬吊的小球的摆动）。 振动的特征： 振动具有往复性。 振动的条件： ①每当物体离开平衡位置后，它就受到一个指向平衡位置的力（回复力），该力使物体产生回到平衡位置的效果。 ②物体受到的阻力足够小。 弹簧振子：弹簧是一种理想化模型，表现在构造上是用一根没有质量的弹簧一端固定，另一端连接一个质点；表现在运动上是小球在运动过程中除了回复力不受任何摩擦和阻力。 二．回复力 1．回复力是根据力的作用效果命名的，它可以是一个力，也可以是多个力的合力，还可以由某个力的分力提供。例如，水平方向的弹簧振子，弹力充当回复力；竖直方向的弹簧振子，弹力和重力的合力充当回复力；m和M一起振动，m的回复力就是静摩擦力。 2．只有做简谐运动的物体所受的回复力符合F=________，其它振动物体所受的回复力不符合这一关系。 三．描述简谐运动的物理量 1．振幅是标量，是指物体在振动过程中偏离平衡位置的最大距离，它没有负值，也无方向，它等于振子最大位移的大小，但却是不同于最大位移的物理量，因为最大位移有方向。 2．所谓“全振动的时间”，就是从某位置开始计时，回到原来同样的状态（x、v、a三个矢量均与原来相同），与起始点的选取无关。 四．简谐运动的能量 1．在振动的一个周期内，动能和势能完成两次周期性变化，经过平衡位置时动能最大，势能最小；经过最大位移处时，势能最大，动能最小。 2．简谐运动的势能可以是重力势能（例如下一节中的单摆），可以是弹性势能（例如水平方向振动的弹簧振子），也可以是重力势能和弹性势能之和（例如沿竖直方向振动的弹簧振子），一般约定振动势能以平衡位置为零势能位置。 【典型例题】 例题1．如图所示，质量为m的木块A和质量为M的木块B用细线捆在一起，木块B与竖直悬挂的轻弹簧相连，它们一起在竖直方向上做简谐运动。在振动中两物体的接触面总处在竖直平面上，设弹簧的劲度系数为k，当它们经过平衡位置时，A、B之间的静摩擦力大小为f0。当它们向下离开平衡位置的位移为x时，A、B间的静摩擦力为fx。细线对木块的摩擦不计。求： （1）f0的大小； （2）fx的大小。 变式．如图所示，在光滑水平面上有一弹簧振子，弹簧的劲度系数为k，振子质量为M，振动的最大速度为v0。当振子在最大位移为A的时刻把质量为m的物体轻放其上，求： （1）要保