高中物理《简谐运动》.ppt

第一节 简谐运动 机械振动是生活中常见的运动形式 一、机械振动 1、定义：物体（或物体的一部分）在某一中心位置（平衡位置）两侧所做的往复运动（周期性），就叫做机械振动（振动） 3、产生振动有两个必要条件： 2、机械振动的主要特征是?（周期性） （1）“空间运动”的往复性 （2）“时间”上的周期性。 什么样的机械振动最简单？ 二、简谐运动 常见简谐运动： 常见简谐运动： 回复力 振子在振动过程中，所受重力与支持力平衡，振子在离开平衡位置 O 点后，只受到弹簧的弹力作用，这个力的方向跟振子离开平衡位置的位移方向相反，总是指向平衡位置，所以称为回复力。 胡克定律 在弹簧发生弹性形变时，弹簧振子的回复力F与振子偏离平衡位置的位移x大小成正比，且方向总是相反，即： 简谐运动的特点： 1、简谐振动是最简单、最基本的运动，简谐振动是理想化的振动。 2、回复力与位移成正比而方向相反，总是指向平衡位置。 3、简谐运动是一种理想化的运动，振动过程中无阻力，所以振动系统机械能守恒。 4、简谐运动是一种非匀变速运动。 例1、一个弹簧振子的振动周期是0.25s，当振子从平衡位置开始向右运动，经过1.7s时，振子的运动情况是（ ） A.正在向右做减速运动； B.正在向右做加速运动； C.正在向左做减速运动； D.正在向左做加速运动； 思考与讨论 B 2、一弹簧振子作简谐运动，则下列说法正确的有（ ） A.若位移为负值，则速度一定为正值． B.振子通过平衡位置时，速度为零，加速度最大． C.振子每次通过平衡位置时，加速度相同，速度也相同． D.振子每次通过同一位置时，其速度不一定相同，但加速度一定相同. 思考与讨论 D * * 机械振动 想一想—— 进入高中以来，我们主要学习了哪几种形式的运动?? 请说出各运动的名称及每种运动所对应的受力情况。 1.匀速直线运动 2.匀变速直线运动、非匀变速直线运动 3.平抛运动 4.匀速圆周运动 （1）每当物体离开平衡位置就会受到平衡位置的力的作用。 （2）阻力足够小。 物体受力最简单、振动最简单------- 只受一个力作用的机械振动------- 简谐振动 振子以O点为中心在水平杆方向做往复运动。振子由B点开始运动，经过O点运动到C点，由C 点再经过O 点回到B点，且OC等于OB, 此后振子不停地重复这种往复运动。以上装置称为弹簧振子。 弹簧振子 定义：指理想化处理后的弹簧与小球组成的系统。 弹簧振子的理想化条件 （1）弹簧的质量比小球的质量小得多，可以认为质量集中于振子（小球）。 （2）小球需体积很小，可当做质点处理。 （3）忽略一切摩擦及阻力作用。 （4）小球从平衡位置拉开的位移在弹性限度内。 这个关系在物理学中叫做胡克定律 式中k是弹簧的劲度系数。负号表示回复力的方向跟振子离开平衡位置的位移方向相反。 定义:物体在跟位移大小成正比，并且总是指向平衡位置的力作用下的振动，叫做简谐运动。 说明:判断是否作简谐振动的依据是 简谐运动中位移、加速度、速度、动能、势能的变化规律 平衡位置:振动物体能够静止时的位置。 （1）振动中的位移x都是以平衡位置为起点的，因此，方向就是从平衡位置指向末位置的方向，大小就是这两位置间的距离，两个“端点”位移最大，在平衡位置位移为零。 （2）加速度a在两个“端点”最大，在平衡位置为零，方向总指向平衡位置。 简谐运动中位移、加速度、速度、动能、势能的变化规律 （3）速度大小v与加速度a的变化恰好相反，在两个“端点”为零，在平衡位置最大，除两个“端点”外任何一个位置的速度方向都有两种可能。 a=-kx/m （5）在简谐运动中，完成P6的表格 （4）能量变化：机械能守恒，动能和势能的总量不变。 简谐运动中位移、加速度、速度、动能、势能的变化规律 方向 方向 大小 方向 变化过程 大小 大小 势能大小 动能大小 速度（V） 回复力（F） 加速度（a） 位移（X） O B B’ O O B’ B O 物理量 向右 减小 向左 减小 向左 增大 增大 减小 向左 增大 向右 增大 向左 减小 减小 增大 向左 减小 向右 减小 向右 增大 增大 减小 向右 增大 向左 增大 向右 减小 减小 增大 O B’ B 例1、图所示为一弹簧振子，O为平衡位置，设向右为正方向，振子在B、C之间振动时（ ） A．B至O位移为负、速度为正 B．O至C位移为正、加速度为负 C．C至O位移为负、加速度为正 D．O至B位移为负、速度为负 O C B C 简谐运动 弹簧振子------