粤教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.ppt

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123412344.(简谐运动)如图所示,在一倾角为θ的光滑斜板上,固定着一根原长为l0的轻质弹簧,其劲度系数为k,弹簧另一端连接着质量为m的小球,此时弹簧被拉长为l1.现把小球沿斜板向上推至弹簧长度恰好为原长,然后突然释放,求证小球的运动为简谐运动.1234答案见解析解析松手释放,小球沿斜板往复运动——振动.振动的平衡位置是小球开始时静止(合外力为零)的位置.mgsinθ=k(l1-l0)设小球离开平衡位置的距离为x,小球受力如图所示,其合力F合=k(l1-l0-x)-mgsinθ,联立解得F合=-kx.由此可证小球的振动为简谐运动.3.(多选)如图所示,弹簧振子以O点为平衡位置,在B、C间振动,则()A.从B→O→C→O→B为一次全振动B.从O→B→O→C→B为一次全振动C.从C→O→B→O→C为一次全振动D.B、C两点关于O点对称ACD解析O点为平衡位置,B、C为两侧最远点,则从B点起经O、C、O、B的路程为振幅的4倍,是一次全振动,A正确;若从O点起经B、O、C、B的路程为振幅的5倍,超过一次全振动,B错误;若从C点起经O、B、O、C的路程为振幅的4倍,是一次全振动,C正确;因弹簧振子的系统不考虑摩擦,所以它的振幅一定,故B、C两点关于O点对称,D正确.重难探究·能力素养全提升探究点一简谐运动的回复力导学探究观察水平弹簧振子的振动.(1)如图所示,把振子从静止的位置O拉开一小段距离到A再放开后,它为什么会在A—O—A之间振动呢?提示当振子离开平衡位置后,受到总是指向平衡位置的回复力作用,这样振子就不断地振动下去.(2)弹簧振子振动时,回复力与位移有什么关系呢?提示振子的回复力跟其偏离平衡位置的位移大小成正比,方向相反.知识归纳1.回复力的性质不是新受的力回复力是根据力的效果命名的,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,水平方向的弹簧振子,弹力充当回复力;如图乙所示,竖直方向的弹簧振子,弹力和重力的合力充当回复力;如图丙所示,m随M一起振动,m的回复力是静摩擦力.2.简谐运动的回复力的特点(1)由F=-kx知,简谐运动的回复力大小与振子的位移大小成正比,回复力的方向与位移的方向相反,即回复力的方向总是指向平衡位置.(2)公式F=-kx中的k指的是回复力与位移的比例系数,而不一定是弹簧的劲度系数,系数k由振动系统自身决定.(3)根据牛顿第二定律得,a=,表明弹簧振子做简谐运动时振子的加速度大小与位移大小成正比,方向与位移方向相反.与回复力相同典例剖析【例题1】一质量为m的小球,通过一根轻质弹簧悬挂在天花板上,如图所示.(1)小球在振动过程中的回复力实际上是;?(2)该小球的振动(选填“是”或“不是”)简谐运动.?弹力和重力的合力是解析(1)此振动过程的回复力实际上是弹簧的弹力与重力的合力.(2)设振子的平衡位置为O,向下方向为正方向,此时弹簧已经有了一个伸长量h,设弹簧的劲度系数为k,由平衡条件得kh=mg,当振子向下偏离平衡位置的距离为x时,回复力即合外力,为F回=mg-k(x+h)=-kx,可见小球所受合外力与它的位移的关系符合简谐运动的受力特点,该振动系统的振动是简谐运动.规律方法判断物体的运动是否为简谐运动的动力学方法对点演练1.如图所示,物体A、B叠放在光滑水平面上,轻质弹簧的一端固定在墙面上,另一端与A相连,弹簧的轴线与水平面平行.开始时弹簧处于伸长状态,释放后物体A、B一起运动,第一次向右通过平衡位置时开始计时,取向右为正方向,则物体A受的摩擦力f与时间t的关系图像正确的是()A解析物体A、B与弹簧组成的系统所做的运动是简谐振动,A、B作为一个整体,其位移与时间成正弦函数关系,其所受的合外力即是回复力,与位移成正比,所以回复力与时间也成正弦函数的关系;将物体B单独隔离出来分析,物体B也做简谐振动,其回复力就是A对它的摩擦力,这个摩擦力也与时间成正弦函数关系,故A正确.探究点二描述简谐运动的物理量导学探究(1)振子的振幅与位移有什么关系?提示振子的振幅在数值上与振子的最大位移相等.(2)如图所示,该振子的振幅为多少?提示10cm.知识归纳1.振幅与位移、路程、周期的关系一标一矢(1)振幅与位移:振动中,位移是矢量,振幅是标量.在数值上,振幅与振动物体的最大位移相等,在同一简谐运动中振幅是确定的,而位移随时间做周期性的变化.

一不变

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