2017-2018學年高中物理 第一章 機械振動 第1講 簡諧運動課件 教科版選修3-4.ppt

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1、第1講簡諧運動,[目標定位]1.知道什么叫機械振動，什么叫平衡位置.2.知道什么是彈簧振子，理解振子的位移.3.掌握簡諧運動的動力學特征，明確回復力的概念.4.知道什么是振動的振幅、周期和頻率.5.理解簡諧運動在一次全振動過程中的位移、回復力、加速度、速度、動能、勢能的變化情況．,一、機械振動物體(或物體的某一部分)在某一位置兩側所做的______運動，叫做機械振動，通常簡稱為______．這個位置稱為__________．,往復,振動,平衡位置,二、簡諧運動1．振子模型：如圖1所示，如果小球與水平桿之間的______忽略不計，彈簧的質量比小球的質量________，也可以忽略不計，這樣的系統(tǒng)

2、稱為彈簧振子．其中的小球常稱為振子．,摩擦,小得多,2．回復力：當小球偏離平衡位置時，受到的指向__________的力．3．簡諧運動：如果物體所受的力與它偏離平衡位置的位移大小成______，并且總指向__________，則物體所做的運動叫做簡諧運動．4．簡諧運動是最簡單、最基本的振動．,平衡位置,正比,平衡位置,三、振幅、周期和頻率1．振幅：振動物體離開平衡位置的__________．物理意義：振幅是表示振動______的物理量．2．周期和頻率(1)周期：振子完成一次________所用的時間，用T表示，單位是秒，符號是____.(2)頻率：單位時間內完成全振動的______，用f表示，

3、單位是赫茲，符號是____.(3)周期與頻率的關系：f＝____.(4)物理意義：周期和頻率都是表示振動______的物理量．,最大距離,強弱,全振動,s,次數(shù),Hz,快慢,想一想振幅就是振動物體離開平衡位置的最大位移嗎？為什么？答案不是．振幅是一個標量．它是指物體離開平衡位置的最大距離．它既沒有負值，也無方向，而最大位移既有大小，也有方向，所以振幅不同于最大位移．,四、簡諧運動的能量1．振動系統(tǒng)的總機械能：彈簧的______和振子的______之和．2．如果不考慮摩擦和空氣阻力，振動系統(tǒng)的總機械能______．3．簡諧運動是一個________模型．想一想彈簧振子在振動過程中動能與勢能相互轉

4、化，振子的位移x、回復力F、加速度a、速度v四個物理量中有哪幾個與動能的變化步調一致？答案只有速度v.,勢能,動能,守恒,理想化,1．簡諧運動的位移簡諧運動的位移是矢量，是從平衡位置指向振動質點所在位置的有向線段．注意：簡諧運動的位移和一般運動中的位移有很大區(qū)別，一般運動中的位移都是由初位置指向末位置，而簡諧運動的位移都是由平衡位置指向振動質點所在位置．,一、對簡諧運動的理解,2．簡諧運動的回復力(1)回復力是指將振動物體拉回到平衡位置的力，它可以是物體所受的合外力，也可以是一個力或某一個力的分力，而不是一種新的性質力．,(2)簡諧運動的回復力：F＝－kx①k是比例系數(shù)，并非彈簧的勁度系數(shù)(水

5、平彈簧振子中k為彈簧的勁度系數(shù))，其值由振動系統(tǒng)決定，與振幅無關．②“－”號表示回復力的方向與偏離平衡位置的位移的方向相反．③x是指質點相對平衡位置的位移，不一定是彈簧的伸長量或壓縮量．④回復力的作用總是把物體拉向平衡位置．,解析因位移、速度、加速度和彈力都是矢量，它們要相同必須大小相等、方向相同，M、N兩點關于O點對稱，振子所受彈力應大小相等、方向相反，振子位移也是大小相等，方向相反．由此可知，A、B選項錯誤．振子在M、N兩點的加速度雖然方向相反，但大小相等，故C選項正確．振子由M→O速度越來越大，但加速度越來越小，振子做加速運動，但不是勻加速運動．振子由O→N速度越來越小，但加速度越來越大

6、，振子做減速運動，但不是勻減速運動，故D選項錯誤．答案C,借題發(fā)揮彈簧振子位于關于平衡位置對稱的兩點時，振子的位移、加速度大小相等，方向相反；振子的速度大小相等，方向可能相同，也可能相反．,針對訓練1(多選)如圖3所示，一個彈簧振子做簡諧運動，關于彈簧振子的位移和加速度的下列說法正確的是()A．位移最大時，加速度最大B．位移最小時，加速度最大C．位移最大時，速度最大D．位移最小時，速度最大解析根據(jù)簡諧運動的位移和回復力的關系可知，彈簧振子的位移最大時，加速度最大，選項A正確，B錯誤；彈簧振子的速度為零時，加速度為零，速度最大，選項C錯誤，D正確．答案AD,1．對全振動的理解正確理解全振動的概念

7、，應注意把握全振動的五種特征．(1)振動特征：一個完整的振動過程．(2)物理量特征：位移(x)、速度(v)第一次同時與初始狀態(tài)相同，即物體從同一方向回到出發(fā)點．(3)時間特征：歷時一個周期．(4)路程特征：振幅的4倍．(5)相位特征：增加2π.,二、描述簡諧運動的物理量,【例2】彈簧振子在AB間做簡諧運動，O為平衡位置，AB間距離是20cm，A到B運動時間是2s，如圖4所示，則()A．從O→B→O振子做了一次全振動B．振動周期為2s，振幅是10cmC．從B開始經(jīng)過6s，振子通過的路程是60cmD．從O開始經(jīng)過3s，振子處在平衡位置,答案C,1．簡諧運動的能量(1)不考慮阻力，彈簧振子振動過程中

8、只有彈力做功，在任意時刻的動能與勢能之和不變，即機械能守恒．(2)簡諧運動的機械能由振幅決定對同一振動系統(tǒng)來說，振幅越大，振動的能量越大．如果沒有能量損耗，振幅保持不變，它將永不停息地振動下去，因此簡諧運動又稱等幅振動．,三、簡諧運動的能量及運動中各物理量的變化,2．簡諧運動中各量的變化情況如圖5所示的彈簧振子,【例3】如圖6所示，一水平彈簧振子在A、B間做簡諧運動，平衡位置為O，已知振子的質量為M.,(1)簡諧運動的能量取決于______，物體振動時動能和______能相互轉化，總機械能______．(2)振子在振動過程中，下列說法中正確的是()A．振子在平衡位置，動能最大，勢能最小B．振子

9、在最大位移處，勢能最大，動能最小C．振子在向平衡位置運動時，由于振子振幅減小，故總機械能減小D．在任意時刻，動能與勢能之和保持不變(3)若振子運動到B處時將一質量為m的物體放到M的上面，且m和M無相對滑動而一起運動，下列說法正確的是()A．振幅不變B．振幅減小C．最大動能不變D．最大動能減小,針對訓練2如圖7所示，一輕彈簧一端固定，另一端連接一物塊構成彈簧振子，該物塊是由a、b兩個小物塊粘在一起組成的．物塊在光滑水平桌面上左右振動．振幅為A0，周期為T0.當物塊向右通過平衡位置時，a、b之間的粘膠脫開；以后小物塊a振動的振幅和周期分別為A和T，則：A____A0(填“>”“”“<”或“＝”)．,解析小球通過平衡位置時彈性勢能為零，動能最大．向右通過平衡位置，a由于受到彈簧彈力做減速運動，b做勻速運動．小物塊a與彈簧組成的系統(tǒng)機械能小于原來系統(tǒng)的機械能，所以小物塊a的振幅減小，A