第一节 简谐运动（课件）-【中职专用】高中物理同步精品课堂（高教版机械建筑类）

主题四 机械振动和机械波 第一节 简谐运动 【问题引入】 汽车中发动机的活塞在气缸内上下运动，小朋友荡秋千时左右运动，水上浮叶随着波浪上下浮动。这些现象有着怎样的规律？能不能用一种运动形式表述呢？ 一、机械振动 机械运动中有一种常见而且复杂的运动，称作机械振动。时间上的周期性和运动的往复性是这种运动的主要特征。物体（或者物体的一部分）在平衡位置附近来回做往复运动的现象叫做机械振动，简称振动。 振子模型：如图所示，如果球与杆之间的摩擦可以忽略，且弹簧的质量与小球的质量相比也可以忽略，则该装置为弹簧振子。 振动特点：振动是一种往复运动，具有周期性和往复性。 二、简谐运动 (1)定义：如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图象(x－t图象)是一条正弦(或余弦)曲线，这样的振动叫作简谐运动。 (2)说明：简谐运动是最简单、最基本的振动．弹簧振子的运动就是简谐运动。 1．简谐运动 (1)建立坐标系：在简谐运动的图象中，以横轴表示时间，以纵轴表示偏离平衡位置的位移． (2)物理意义：振动图象表示振动物体时间随偏离平衡位置的位移的变化规律． 2．简谐运动的图象： (1)定义：振动位移是从平衡位置指向振子某时刻所在位置的有向线段，方向为平衡位置指向振子所在位置，大小为平衡位置到该位置的距离． 2．简谐运动的位移 (2)位移的表示方法：以平衡位置为坐标原点，以振动所在的直线为坐标轴，规定正方向，则某时刻振子偏离平衡位置的位移可用该时刻振子所在位置的坐标来表示．如图所示，在t1时刻振子的位移为x1，t2时刻的位移为x2，t4时刻为x4. (3)与一段时间内位移的区别：一段时间内的位移是指从初位置指向末位置的有向线段．如图，从t1时刻到t2时刻的位移为(x2－x1)，从t1时刻到t4时刻的位移为(x4－x1)． (1)物理含义：速度是描述振子在平衡位置附近振动快慢的物理量．在所建立的坐标轴(也称为“一维坐标系”)上，速度的正负号表示振子运动方向与坐标轴的正方向相同或相反． (2)特点：如图所示为一简谐运动的模型，振子在O点速度最大，在A、B两点速度为零． 3.简谐运动的速度 三、振幅、周期和频率 (1)定义：振动物体离开平衡位置的最大距离。 (2)物理意义：表示振动强弱，是标量。 1．振幅(A) 振子以相同的速度相继通过同一位置所经历的过程。 全振动 四、课堂练习 D 1．用频闪照片法研究弹簧振子的振动将拍摄的影像按时间先后从左到右依次排布，如图所示，下面说法正确的是（　　） A．这是一个波形图 B．图中A影像表示振子正向右运动 C．图中A影像表示振子正向上运动 D．图中A影像表示振子的加速度正在减小 四、课堂练习 2．如图所示，做简谐运动的水平弹簧振子从平衡位置O向B运动的过程中，下述正确的是（　　） A．振子做匀减速运动 B．振子做匀加速运动 C．振子做加速度不断减小的减速运动 D．振子做加速度不断增大的减速运动 D 四、课堂练习 3．关于质点的简谐运动，以下说法正确的是（　　） A．简谐运动的平衡位置就是所受合力为零的位置 B．做简谐运动的质点先后通过同一点时，回复力、速度、加速度都是相同的 C．做简谐运动的质点，振动速度增加时，加速度一定减小 D．做简谐运动的质点，当振动位移为负值时，速度不一定为负值，但加速度一定为负值 C 四、课堂练习 4．装有一定量液体的玻璃管竖直漂浮在水中，水面足够大。如图甲所示，把玻璃管向下缓慢按压4cm后放手，向的简谐运动，测得振动周期为0.5s。竖直向上为正方向，某时刻开始计时，其振动图象如图乙所示，其中A为振幅。对于玻璃管，下列说法正确的（　　） A．回复力等于重力和浮力的合力 B．回复力等于重力、水的压力和浮力的合力 C．振动频率与按压的深度有关 D．当位移增大时，加速度减小，速度增大 A 4．简谐运动的加速度 (1)计算方法：a＝－eq \f(kx,m)，式中m表示振子的质量，k表示比例系数，x表示振子距平衡位置的位移． (2)特点：加速度大小随位移线性变化，方向只在平衡位置发生改变． 3．周期和频率 内容 周期 频率 定义 做简谐运动的物体完成一次全振动所需要的时间，叫作振动的周期 单位时间内完成全振动的次数，叫作振动的频率 单位 单位为秒(s) 单位为赫兹(Hz) 物理含义 振动周期是表示振动快慢的物理量 频率是表示振动快慢的物理量 决定因素 物体振动的周期和频率，由振动系统本身的性质决定，与振幅无关 关系式 T＝ $$