选修3-4简谐运动课件.ppt

1. 特点：物体（或物体的一部分）在平衡位置附近做往复运动。 * 第一节简谐运动 复习回顾 高中阶段我们学过的运动形式有哪些? 提示：按运动轨迹分类 直线运动 曲线运动 匀速直线运动 变速直线运动 匀变速直线运动 变加速直线运动 抛体运动 圆周运动 平抛运动 类平抛运动 斜抛运动 匀速圆周运动 变速圆周运动 生活中除这些运动外，常见的运动还有： 小鸟飞离 树枝后树 枝的颤动 被手拨动的弹簧片左右往复运动 小孩荡秋千的运动 摆钟在最低点附近的往复运动 这些运动有什么共同特点？ 我们把这类运动叫做机械振动。简称振动。 一、机械振动 平衡位置： 振子原来静止时的位置。 ⒉机械振动的主要特征是：“空间运动”的往复性和“时间”上的周期性。 （即物体在没有振动时所处的位置） 回复力F： 3、振动产生的原因是什么呢？ ①物体一离开平衡位置就受到一个指向平衡位置力的作用 ②阻力足够小 ①方向：总指向平衡位置 ②作用：使振动物体返回平衡位置的力。 物体在振动方向（即速度方向）的合力或分力 特点： 可见，回复力是效果力！ 位移X :由平衡位置（初位置）指向振动质点所在位置（末位置）的有向线段， 是矢量。 注：在机械振动中我们说的位移起点都在平衡位置 最简单、最基本的振动—————叫简谐振动 二、简谐运动 1.定义：如果物体所受的回复力与位移大小成正比，方向与位移相反，物体的振动就是简谐运动。 2.特点 动力学特点：F=－KX（式中K为常数） 运动学特点： 注：平衡位置回复力为零，但并不一定是合外力为零的位置 3.判断机械振动是否是简谐运动的方法： （1）找振动物体的平衡位置（确定位移） （2）列出物体的位移为X时回复力的表达式 （3）判断回复力是否满足F=-kx； (2)条件 ：①小球看成质点 ②忽略弹簧质量 ③忽略摩擦力 (1)定义:小球和弹簧所组成的系统. 理想化模型 弹簧+小球 4、弹簧振子 思考： 弹簧振子的振动是否是简谐运动呢？ X （3）探究回复力与位移关系 设弹簧的劲度系数为K，振子振动到任意位置A的位移为X，规定F的方向为正方向，则： F=K（－X） =－KX 所以，弹簧振子是简谐运动 ★ 证明：竖直悬挂的弹簧振子在竖直方向的振动也是简谐运动。 证明步骤： 1、找平衡位置 2、找回复力式 3、找F=－kx 1、振幅A：振动物体离开平衡位置的最大距离（标量）. 三、描述简谐振动的物理量 2、周期(T)和频率(f)： 3、回复力：使振动物体返回平衡位置的力，它的方向总是指向平衡位置。 4、全振动：振动物体往复运动一周后，一切运动量（速度、位移、加速度、动量等）及回复力的大小和方向都跟开始时的完全一样，这就算是振动物体做了一次全振动。 例1、如图弹簧振子在BC间作简谐运动，Ｏ为平衡位置，BC间距离是10 cm ，从Ｂ到Ｃ运动时间是１s，则（ ） Ａ．从Ｏ→Ｃ→Ｏ振子完成一个全振动 Ｂ．振动周期是１s，振幅是10 cm Ｃ．经过两次全振动，通过的路程是20 cm Ｄ．从Ｂ开始经过５s，振子通过的路程是50 cm D 例2、一弹簧振子周期为２s，当它从平衡位置向右运动了1.8 s时，其运动情况是（ ） Ａ．向右减速 Ｂ．向右加速 Ｃ．向左减速 Ｄ．向左加速 B 例3、一质点做简谐运动，在t1和t2两个时刻加速度相同，则在这两个时刻，下列物理量一定相同的是 （ ） A、 位移 B、 速度 C、 动量 D、 回复力 AD 四、简谐运动的能量： 简谐运动中动能和势能相互转换，总的机械能保持守恒。在平衡位置动能最大，势能最小。 练习1、简谐运动属下列哪一种运动？（ ） Ａ．匀速直线运动 Ｂ．匀变速直线运动 Ｃ．匀变速曲线运动 Ｄ．加速度改变的变速运动 D 思考与研讨 练习3、一个质点在平衡位置附近做简谐振动,在图的4个函数图像中,正确表达加速度a与对平衡位置的位移x的关系应是( ). D *