高中物理第一章機(jī)械振動第1講簡諧運(yùn)動

1/29第1講簡諧運(yùn)動2/29[目標(biāo)定位]1.知道什么叫機(jī)械振動，什么叫平衡位置.2.知道什么是彈簧振子，了解振子位移.3.掌握簡諧運(yùn)動動力學(xué)特征，明確回復(fù)力概念.4.知道什么是振動振幅、周期和頻率.5.了解簡諧運(yùn)動在一次全振動過程中位移、回復(fù)力、加速度、速度、動能、勢能改變情況．3/29一、機(jī)械振動 物體(或物體某一部分)在某一位置兩側(cè)所做______運(yùn)動，叫做機(jī)械振動，通常簡稱為______．這個位置稱為__________．往復(fù)

振動

平衡位置

4/29二、簡諧運(yùn)動1．振子模型：如圖1所表示，假如小球與水平桿之間______忽略不計，彈簧質(zhì)量比小球質(zhì)量________，也能夠忽略不計，這么系統(tǒng)稱為彈簧振子．其中小球常稱為振子．摩擦

小得多

5/292．回復(fù)力：當(dāng)小球偏離平衡位置時，受到指向__________力．3．簡諧運(yùn)動：假如物體所受力與它偏離平衡位置位移大小成______，而且總指向__________，則物體所做運(yùn)動叫做簡諧運(yùn)動．4．簡諧運(yùn)動是最簡單、最基本振動．平衡位置

正比

平衡位置

6/29三、振幅、周期和頻率1．振幅：振動物體離開平衡位置__________． 物理意義：振幅是表示振動______物理量．2．周期和頻率 (1)周期：振子完成一次________所用時間，用T表示，單位是秒，符號是____. (2)頻率：單位時間內(nèi)完成全振動______，用f表示，單位是赫茲，符號是____. (3)周期與頻率關(guān)系：f＝____. (4)物理意義：周期和頻率都是表示振動______物理量．最大距離

強(qiáng)弱

全振動

s

次數(shù)

Hz

快慢

7/29想一想振幅就是振動物體離開平衡位置最大位移嗎？為何？答案不是．振幅是一個標(biāo)量．它是指物體離開平衡位置最大距離．它既沒有負(fù)值，也無方向，而最大位移現(xiàn)有大小，也有方向，所以振幅不一樣于最大位移．8/29四、簡諧運(yùn)動能量1．振動系統(tǒng)總機(jī)械能：彈簧______和振子______之和．2．假如不考慮摩擦和空氣阻力，振動系統(tǒng)總機(jī)械能______．3．簡諧運(yùn)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(zhuǎn)化，振子位移x、回復(fù)力F、加速度a、速度v四個物理量中有哪幾個與動能改變步調(diào)一致？ 答案只有速度v.勢能

動能

守恒

理想化

9/291．簡諧運(yùn)動位移 簡諧運(yùn)動位移是矢量，是從平衡位置指向振動質(zhì)點所在位置有向線段． 注意：簡諧運(yùn)動位移和普通運(yùn)動中位移有很大區(qū)分，普通運(yùn)動中位移都是由初位置指向末位置，而簡諧運(yùn)動位移都是由平衡位置指向振動質(zhì)點所在位置．一、對簡諧運(yùn)動了解10/292．簡諧運(yùn)動回復(fù)力 (1)回復(fù)力是指將振動物體拉回到平衡位置力，它能夠是物體所受合外力，也能夠是一個力或某一個力分力，而不是一個新性質(zhì)力．11/29(2)簡諧運(yùn)動回復(fù)力：F＝－kx①k是百分比系數(shù)，并非彈簧勁度系數(shù)(水平彈簧振子中k為彈簧勁度系數(shù))，其值由振動系統(tǒng)決定，與振幅無關(guān)．②“－”號表示回復(fù)力方向與偏離平衡位置位移方向相反．③x是指質(zhì)點相對平衡位置位移，不一定是彈簧伸長量或壓縮量．④回復(fù)力作用總是把物體拉向平衡位置．12/2913/2914/29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(guān)于O點對稱，振子所受彈力應(yīng)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兩點加速度即使方向相反，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(yùn)動，但不是勻加速運(yùn)動．振子由O→N速度越來越小，但加速度越來越大，振子做減速運(yùn)動，但不是勻減速運(yùn)動，故D選項錯誤．答案C15/29

借題發(fā)揮彈簧振子位于關(guān)于平衡位置對稱兩點時，振子位移、加速度大小相等，方向相反；振子速度大小相等，方向可能相同，也可能相反．16/29針對訓(xùn)練1

(多項選擇)如圖3所表示，一個彈簧振子做簡諧運(yùn)動，關(guān)于彈簧振子位移和加速度以下說法正確是() 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 解析依據(jù)簡諧運(yùn)動位移和回復(fù)力關(guān)系可知，彈簧振子位移最大時，加速度最大，選項A正確，B錯誤；彈簧振子速度為零時，加速度為零，速度最大，選項C錯誤，D正確． 答案AD17/291．對全振動了解 正確了解全振動概念，應(yīng)注意把握全振動五種特征． (1)振動特征：一個完整振動過程． (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)旅程特征：振幅4倍． (5)相位特征：增加2π.二、描述簡諧運(yùn)動物理量18/2919/29【例2】彈簧振子在AB間做簡諧運(yùn)動，O為平衡位置，AB間距離是20cm，A到B運(yùn)動時間是2s，如圖4所表示，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10cm C．從B開始經(jīng)過6s，振子經(jīng)過旅程是60cm D．從O開始經(jīng)過3s，振子處于平衡位置20/29

答案C21/291．簡諧運(yùn)動能量 (1)不考慮阻力，彈簧振子振動過程中只有彈力做功，在任意時刻動能與勢能之和不變，即機(jī)械能守恒． (2)簡諧運(yùn)動機(jī)械能由振幅決定 對同一振動系統(tǒng)來說，振幅越大，振動能量越大．假如沒有能量損耗，振幅保持不變，它將永不停息地振動下去，所以簡諧運(yùn)動又稱等幅振動．三、簡諧運(yùn)動能量及運(yùn)動中各物理量改變22/292．簡諧運(yùn)動中各量改變情況 如圖5所表示彈簧振子23/29位置AA→OOO→BB位移大小最大↘0↗最大加速度大小最大↘0↗最大速度大小0↗最大↘0動能0↗最大↘0勢能最大↘0↗最大總機(jī)械能不變不變不變不變不變24/29【例3】如圖6所表示，一水平彈簧振子在A、B間做簡諧運(yùn)動，平衡位置為O，已知振子質(zhì)量為M.25/29(1)簡諧運(yùn)動能量取決于______，物體振動時動能和______能相互轉(zhuǎn)化，總機(jī)械能______．(2)振子在振動過程中，以下說法中正確是()A．振子在平衡位置，動能最大，勢能最小B．振子在最大位移處，勢能最大，動能最小C．振子在向平衡位置運(yùn)動時，因為振子振幅減小，故總機(jī)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(yùn)動到B處時將一質(zhì)量為m物體放到M上面，且m和M無相對滑動而一起運(yùn)動，以下說法正確是()A．振幅不變 B．振幅減小C．最大動能不變 D．最大動能減小26/2927/29針對訓(xùn)練2如圖7所表示，一輕彈簧一端固定，另一端連接一物塊組成彈簧振子，該物塊是由a、b兩個小物塊粘在一起組成．物塊在光滑水平桌面上左右振動．振幅為A0，周期為T0.當(dāng)物塊向右經(jīng)過平衡位置時，a、b之間粘膠脫開；以后小物塊a振動振幅和周期分別為A和T，則：A____A0(填“>”“<”或“＝”)，T______T0(填“>”“<”