1.1 简谐运动 课件-2022-2023学年高二下学期物理教科版选修3-4

物理组：郭建强 §1、1 简谐运动 O O O 几种常见的往返运动 自学思考 1、什么是机械振动？ 2、哪个位置是平衡位置？ 3、什么是回复力，回复力是物体受到的力吗？ 4、什么样的机械振动才是简谐运动？ 5、描述简谐运动的物理量有哪些，有什么特点？ 6、简谐运动的平衡位置有何特点及规律？ O O 一、机械振动 物体（或物体的某一部分）在某一位置（平衡位置）两侧所做的往复运动，叫机械振动，简称振动。 平衡位置 物体最终停止的位置，运动的对称中心 回复力 物体离开平衡位置时受到的指向平衡位置的合力。 受力和运动特点分析： 理解： 1、一切发声的物体都在振动。 2、平衡位置并非平衡状态，合外力不一定为零；但回复力一定为零。是物体运动的对称中心，也是最终静止的位置。 3、机械振动某时刻的位移都是以平衡位置为位移的起点。某段时间内的位移则是以计时开始时刻的位置为位移的起点位置。 回复力的作用是使物体回到平衡位置，是以效果命名的；它可以是某一个力，也可以是某几个力的合力，还可以是某个力的分力。 并非物体真实受到的力。 小球和弹簧所组成的系统称作弹簧振子，有时也把这样的小球称做弹簧振子或简称振子。 2、理性化模型： （1）不计阻力 （2）弹簧的质量与小球相比可以忽略。 1、概念： 二、弹簧振子——理想化模型 O 研究振动要从最简单、最基本的振动着手，这种振动叫做简谐运动。 3、弹簧振子小球的受力分析： O 弹簧振子的回复力由弹簧的弹力提供。 即：F回=FK x 而：FK=-kx 位移方向与弹簧弹力方向始终相反 F回=-kx 三、简谐运动 1、定义：物体在与位移大小成正比、方向总是指向平衡位置的回复力作用下的振动叫简谐运动。 位移（平衡位置为位移的起点）方向与回复力方向始终相反 比例系数 2、振动过程中偏离平衡位置的位移、合外力（回复力）、加速度、速度、能量的变化情况 A→O O →B B→O O→A 位移x F合或F回 加速度a 速度ν 能量EK与势能EP 负向减小 正向增大 正向减小 负向增大 正向减小 负向增大 负向减小 正向增大 正向减小 负向增大 负向减小 正向增大 正向增大 正向减小 负向增大 负向减小 EK增大EP减少 EK减少EP增大 EK增大EP减少 EK减少EP增大 t E 0 机械能 势能 动能 A B O O A B 三、描述简谐运动的物理量 2、振幅（A） 振动物体离开平衡位置的最大距离 描述物体振动强弱的物理量 物理意义： 1、周期（T）、频率（f） 振子完成一次全振动所需要的时间 一次全振动：振动物体从某一初始状态开始，再次回到初始状态（即位移、速度均与初态完全相同）所经历的过程。 物理意义： 描述物体振动快慢的物理量 A/ O A B 频率f：单位时间内完成全振动的次数 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 思考讨论： 1、简谐运动的振幅（A）、位移x、路程s的区别 2、一个周期T、T/2、T/4时间内运动的路程S与振幅A之间有什么关系 平衡位置的特点 O A B C D 四、简谐运动的特点 1、运动的中心 2、F回=0、a回=0 3、速度ν最大 4、F回、a、ν、t关于平衡位置对称 对称性 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 五、实例分析 例题1、（多选）在简谐运动中，振子每次经过同一位置时，下列各组中描述振动的物理量总是相同的是 （ ） A．速度、加速度、动能 B．加速度、回复力和位移 C．加速度、动能和位移 D．位移、动能、回复力 BCD 练习1、做简谐运动的物体，当位移为负值时，以下说法正确的是: （ ） A.速度一定为正值，加速度一定为正值 B.速度不一定为正值,但加速度一定为正值 C.速度一定为负值,加速度一定为正值 D.速度不一定为负值,加速度一定为负值 B 练习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 练习3、（多选）弹簧振子的小球静止时位于O点。现将小球向右移动距离A后由静止释放，小球做周期为T的简谐运动。下列说法正确的是（　 　 ） A．若某过程中小球的位移大小为A，则该过程经历的时间一定为T/4 B．若某过程中小球的路程为A，则该过程经历的时间一定为T/4 C．若某过程中小球的路程为2A，则该过程经历的时间一定为T/2 D．若某过程中小球的位移大小为2A，则该过程经历的时间至少为T/2 E．若某过程经历的