人教版高中物理选择性必修第1册 第二章 机械振动 1 简谐运动 (2).pptVIP

第二章机械振动.;1简谐运动

1.通过对弹簧振子的研究,体会理想模型的建立方法。

2.通过利用数码相机、频闪仪和计算机等现代化工具,探究弹簧振子的位移随时间

的变化规律。

3.通过对简谐运动图像的绘制,体会并总结简谐运动的规律。

?;1.概念

物体或物体的一部分在一个位置附近的①往复运动????称为机械振动,简称振动。

2.特征

(1)存在②平衡????位置,即振动物体静止时的位置;

(2)运动具有③往复性????,即周期性。

注意????机械振动的轨迹可以是直线,也可以是曲线。;1.弹簧振子模型

弹簧振子是由④小球????和弹簧所组成的系统,是一种⑤理想化????模型。

2.理想振子的条件

(1)弹簧的质量比小球的质量小得多,可以认为质量集中于⑥小球????;

(2)构成弹簧振子的小球体积足够小,可以认为小球是一个⑦质点????;

(3)摩擦力可以⑧忽略????;

(4)小球从平衡位置被拉开的距离在⑨弹性限度内????。

3.弹簧振子的位移

如图所示,如果O点是小球的平衡位置,小球在A、B间往返运动,则小球的位移的变

化规律如表所示。;小球的运动;4.弹簧振子的位移-时间图像

(1)建立坐标轴:以水平放置的弹簧振子为例,取小球的⑩平衡位置????为坐标原点

O,沿着它的振动方向建立坐标轴,规定水平向右为正方向,小球在平衡位置右侧时

的位置坐标x为正,在平衡位置左侧时的位置坐标x为负。小球的位置坐标反映了

小球相对于平衡位置的位移,小球的位置-时间图像就是小球的位移-时间图像。

(2)绘制位移-时间图像

用频闪照相机连拍,或用摄像机摄像后逐帧观察的方式,得到?相等????时间间隔

的不同时刻小球的位置,如图甲所示。;选取小球平衡位置为坐标原点,建立坐标系,用横轴表示小球运动的时间t,纵轴表

示小球在振动过程中相对于平衡位置的位移x,用描点法作出小球的位移随时间变

化的曲线如图乙所示,则小球运动的x-t图像是一条?正弦????(或余弦)曲线。;1.概念:如果物体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,这样的振动是一种简谐运动。

2.特点:简谐运动是最简单、最基本的?振??????,振动过程关于平衡位置对称,是

一种周期性运动。弹簧振子的小球的运动就是简谐运动。

3.简谐运动的图像(x-t图像);1.秋风来袭,树叶纷纷落下,落叶的运动可以看作机械振动。?(?????)

2.弹簧振子中小球每次经过平衡位置时,位移为零,动能最大。?(√)

3.简谐运动是最简单、最基本的匀变速运动。?(?????)

4.物体做简谐运动时,一定可以得到正弦或余弦曲线形的轨迹。?(?????)

提示:简谐运动的振动图像是正弦(或余弦)曲线,但简谐运动的轨迹并不是正弦(或

余弦)曲线。

5.对于竖直放置的弹簧振子来说,平衡位置是小球运动过程中速度为零的位置。?

(?????)

提示:对于竖直放置的弹簧振子来说,平衡位置是小球自由静止时的位置,并不是速

度为零的位置。;6.弹簧振子在运动过程中,加速度越来越大,则小球的速度方向与加速度方向一

致。?(?????)

提示:弹簧振子在运动过程中,小球的加速度越来越大,说明小球在向最大位移处运

动,速度方向与加速度方向相反。

?;情境????简谐运动是常见的机械振动,研究一个物体的振动是否为简谐运动,可以通

过振动图像来判断。如图所示,在弹簧振子的小球上安装一支记录用的铅笔P,在

下面放一条纸带,当小球振动时沿垂直于振动方向拉动纸带,铅笔P就在纸带上画

出小球的振动图像。;问题

1.上述操作中,纸带的运动方向是怎样的?

提示:内侧纸带上有笔迹,外侧纸带上无笔迹,说明纸带由外向里运动。

2.上述操作中,若纸带不动,作出的振动图像是怎样的?

提示:当纸带不动时,描出的是小球在平衡位置两侧往复运动的轨迹,即一段线段。

3.上述操作中,若纸带速度恒定,所得振动图像可以用纸带的位移表示时间吗?

提示:若纸带的运动是匀速的,纸带运动的位移x=vt,可知纸带的位移与运动时间成

正比,则时间t=?,故可以用纸带的位移x表示时间t。

4.上述操作中,若纸带速度不恒定,纸带上描出的还是简谐运动的图像吗?若不是,请

给出合理的解释。

提示:若纸带速度不恒定,在相等时间间隔内纸带运动的位移不相等,纸带上描出的

x-t图像中每次全振动对应的时间不同,位移与时间关系不遵从正弦函数的规律,所

以不是简谐运动的图像。; 简谐运动的性质

简谐运动的位移随时间按正弦函数的规律变化,所以它不是匀变速运动,而是在变

力作用下的非匀变速运动。

简谐运动的位移

简谐运动的位移是相对于平衡位置而言的,位移的方向都是背离平衡位置的。

简谐运动的速度

(