新教材高中物理第2章機械振動第1節(jié)簡諧運動課件魯科版選擇性

第1節(jié)簡諧運動1.知道什么是機械振動。2.理解回復(fù)力、平衡位置的概念。3.知道彈簧振子模型,掌握簡諧運動的動力學特征。物理學中,將物體(或物體的某一部分)在①

附近的往復(fù)運動稱為機械

振動,簡稱振動。振動物體在某一位置附近做往復(fù)運動,這個位置稱為②

,也是物體所

受回復(fù)力為③

的位置。(1)方向:總是指向④

。(2)作用效果:使物體總是在⑤

附近振動。(3)來源:回復(fù)力可由⑥

來提供,也可由振動物體受到的幾個力的⑦

來提供。1|機械振動某一位置平衡位置零平衡位置平衡位置某一個力合力

(1)彈簧振子是一種⑧

。(2)彈簧振子的組成:如圖所示,彈簧一端固定,另一端連接一個可視為質(zhì)點的物體,

不計⑨

,物體置于光滑水平面上。2|簡諧運動及其特征理想模型彈簧質(zhì)量(3)彈簧振子的回復(fù)力:回復(fù)力由物體所受彈簧彈力提供,為F=⑩

。其

中k等于彈簧

,x是物體相對平衡位置的

,負號表示力與位移的方向

。(1)定義:物體所受回復(fù)力的大小與位移大小成

,方向總是與位移方向相反的運動稱為簡諧運動。(2)簡諧運動的運動學特征:a=

。(3)彈簧振子能量特征:只有彈簧彈力做功,系統(tǒng)的動能和

相互轉(zhuǎn)換,機械能守恒。-kx勁度系數(shù)位移相反正比-

x彈性勢能1.機械振動是勻速直線運動。

()2.機械振動是勻變速直線運動。

()判斷正誤，正確的畫“√”，錯誤的畫“?”。3.機械振動是物體在平衡位置附近所做的往復(fù)運動。

()4.彈簧振子是一種理想化模型。

()F=-kx中,負號表示回復(fù)力總是小于零。

()6.彈簧振子的加速度方向一定與位移方向相同。

()?提示:機械振動的回復(fù)力大小隨位移變化,是非勻變速運動。?√√提示:負號表示回復(fù)力方向與物體位移方向相反。??提示:彈簧振子的加速度方向與回復(fù)力方向相同,與物體位移方向相反。1|對簡諧運動的平衡位置、位移、回復(fù)力、加速度的理解情境如圖所示,圖1中秋千來回蕩起,圖2是小球在彈簧彈力作用下的水平方向

的運動,圖3是小球在重力和彈力作用下的豎直方向的運動。這些都是生活中常

見的運動。設(shè)問1.以上這些物體的運動各不相同,它們的運動軌跡和運動方向有什么不同呢?它

們的運動有什么共同特征?拔高問題5.由水平彈簧振子分析簡諧運動有什么力學特征?提示:對水平方向的彈簧振子來說,回復(fù)力就是彈簧的彈力。在彈簧發(fā)生彈性形

變時,彈簧振子的回復(fù)力F的大小跟振子偏離平衡位置的位移x的大小成正比,方

向總與位移的方向相反,即F=-kx。6.圖3中小球在豎直方向的振動是不是簡諧運動?提示:規(guī)定向下為正方向,b為小球靜止時球所在位置,小球在b位置時有mg=kx0

小球到達b下方的c位置時,彈簧彈力大小:F'=k(x+x0)小球所受合力大小為:F=F'-mg=k(x+x0)-mg=kx+kx0-mg=kx,且方向由小球所在位置指向b位置;同理可分析小球到達b位置上方與b相距x處,所受合力大小為F=kx,方

向由小球所在位置指向b位置,故此運動是簡諧運動。

對平衡位置的理解(1)從物體受力特點看:物體在平衡位置所受合力不一定為零,而是沿振動方向的

合力為零。(2)從速度角度看:平衡位置是振動中速度最大的位置。

對簡諧運動的位移的理解簡諧運動的位移是矢量,是從平衡位置指向振動質(zhì)點所在位置的有向線段。注意:簡諧運動的位移和一般運動的位移有很大區(qū)別,一般運動的位移都是由初

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(zhì)點所在位置。

對回復(fù)力的理解(1)回復(fù)力是指將振動物體拉回到平衡位置的力,它是效果力,而不是一種新的性

質(zhì)力。它可以由物體所受的合外力提供,也可以由某一個力或某一個力的分力提

供。(2)簡諧運動的回復(fù)力:F=-kx①k是比例系數(shù),并非彈簧的勁度系數(shù)(彈簧振子中k等于彈簧的勁度系數(shù)),其值由

振動系統(tǒng)決定。②“-”號表示回復(fù)力的方向與物體偏離平衡位置的位移的方向相反。③x是指物體相對平衡位置的位移,不一定等于彈簧的伸長量或壓縮量。④回復(fù)力的作用是把物體拉回平衡位置。2|簡諧運動中各量的變化情況

簡諧運動中各量變化規(guī)律總結(jié)(1)當物體做簡諧運動時,它偏離平衡位置的位移x、回復(fù)力F、回復(fù)力產(chǎn)生的加速度a、速度v、動能Ek、系統(tǒng)的勢能Ep及振動總能量E遵循一定的變化規(guī)律,如表:物理量xFavEkEpE遠離平衡位置運動增大增大增大減小減小增大不變在最大位

移處最大最大最大零零最大不變靠近平衡位置運動減小減小減小增大增大減小不變在平衡位置零零零最大最大最小不變(2)兩個轉(zhuǎn)折點①平衡位置是速度大小、位移方向、回復(fù)力方向和加速度方向變化的轉(zhuǎn)折點;②最大位移處是速度方向變化的轉(zhuǎn)折點。(3)一個守恒:簡諧運動過程中系統(tǒng)的動能和勢能相互轉(zhuǎn)化,總的能量守恒。

理解簡諧運動的對稱性舉例如圖所示,質(zhì)點在A與B之間運動,O點為平衡位置,C和D兩點關(guān)于O點對稱

時間的對稱性tOB=tBO=tOA=tAO,tOD=tDO=tOC