鲁科版高中物理选择性必修第一册精品课件 第2章 机械振动 第1节 简谐运动 (2).ppt

第2章第1节简谐运动

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学习目标1.知道机械振动、平衡位置、弹簧振子的概念。(物理观念)2.掌握简谐运动的特点,会根据回复力的特点判断物体是否做简谐运动。(科学思维)3.会用动力学的方法分析简谐运动中位移、速度、回复力和加速度的变化规律。(科学思维)4.会用能量守恒的观点分析弹簧振子中动能、势能、总能量的变化规律。(科学思维)

思维导图

基础落实·必备知识全过关

一、机械振动1.定义物体(或物体的某一部分)在某一位置附近的称为机械振动,简称振动。?2.平衡位置振动物体所受为0的位置。?3.回复力(1)方向:总是指向。?(2)作用效果:使物体总是在附近振动。?(3)来源:回复力是根据力的作用效果命名的力。可能是几个力的合力,也可能是由某一个力或某一个力的分力来提供。往复运动回复力平衡位置平衡位置

二、简谐运动及其特征1.弹簧振子如图所示,弹簧振子是一种理想模型。弹簧一端固定,另一端连接一个可视为质点的物体,不计质量,物体置于水平面上,这样构成的振动系统称为弹簧振子。?弹簧光滑

2.简谐运动(1)定义:物体所受回复力的大小与位移(物体相对的位移)大小成,方向总是与位移方向的运动称为简谐运动。?(2)动力学特征:回复力F=。?(3)运动学特征:加速度a=。?(4)能量特征:机械能守恒。平衡位置正比相反-kx

易错辨析判一判1.简谐运动就是指弹簧振子的运动。()2.简谐运动是机械振动中最简单、最基本的一种运动。()3.只要有弹簧、物体,就可以组成弹簧振子。()×只要物体所受回复力的大小与位移大小成正比,方向总是与位移方向相反,那么物体的运动就是简谐运动,弹簧振子的运动只是简谐运动之一。√×弹簧振子是一种理想模型,它要求物体与水平面之间的摩擦忽略不计,弹簧的质量比物体的质量小得多,也可以忽略不计。

4.振动物体的位移都是以平衡位置为初位置的。()5.在F=-kx中,负号表示回复力总是小于零的力。()√×在F=-kx中,负号表示回复力与位移的方向相反。

即学即用练一练(多选)下列关于简谐运动的回复力的说法正确的是()A.回复力方向总是指向平衡位置B.回复力是按力的作用效果命名的C.回复力一定是物体受到的合力D.回复力由弹簧的弹力提供AB解析回复力是按力的作用效果命名的,是指向平衡位置且使振动物体回到平衡位置的力,可以由某个力或某几个力的合力提供,也可以由某个力的分力提供,故A、B正确,C错误;在水平弹簧振子中,弹簧的弹力提供回复力,但在其他简谐运动中,不一定由弹簧弹力提供,D错误。

重难探究·能力素养全提升

情境探究探究一对简谐运动的理解如图所示,弹簧的一端固定,另一端与放在光滑的水平面上的物体连接,弹簧处于原长时物体位于O点,现将物体向右拉至B点后由静止释放,物体就在O点附近振动。请说明物体能发生振动的原因。要点提示物体总会受到指向平衡位置的回复力的作用。

知识归纳1.简谐运动的模型——弹簧振子(1)弹簧振子是一个理想化模型,跟前面学习的质点、点电荷等一样,是为研究问题而抓住主要因素、忽略次要因素的一种科学的处理方法。(2)实际物体看作弹簧振子的四个条件①弹簧的质量比物体的质量小得多,可以认为整体质量集中于物体上;②构成弹簧振子的物体体积可忽略,可以认为物体是一个质点;③忽略物体与水平面之间的摩擦力,不计空气阻力;④物体从平衡位置被拉开的位移在弹簧弹性限度内。

(3)两种弹簧振子的比较比较项水平弹簧振子竖直弹簧振子装置图??平衡位置弹簧原长处弹簧的弹力与物体的重力的合力为0处回复力弹簧的弹力F=-kx,k为弹簧的劲度系数弹簧的弹力与物体的重力的合力,F合=-kx,k为弹簧的劲度系数

2.简谐运动的回复力(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。如图甲所示,水平方向上弹簧振子,弹力充当回复力;如图乙所示,竖直方向上弹簧振子,弹力和重力的合力充当回复力;如图丙所示,A随B一起振动,A的回复力是静摩擦力。

(2)回复力的大小和方向①回复力F=-kx反映出了回复力F与位移之间的正比关系,位移增大为原来的几倍,回复力也增大为原来的几倍。②方向:“负号”表示回复力的方向与位移方向始终相反。③式中k为回复力与位移的比例系数,不一定是弹簧的劲度系数。

3.简谐运动的位移(1)振动位移可用从平衡位置指向物体所在位置的有向线段表示,方向为从平衡位置指向物体所在位置,大小为平衡位置到该位置的距离。(2)位移的表示方法:以平衡位置为坐标原点,以振动所在的直线为坐标轴,