第二章 机械振动（复习课件）物理沪科版2020选择性必修第一册

1.简谐运动：如果物体在运动方向上所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成正比，并且总是指向 ，质点的运动就是简谐运动. 2.平衡位置：物体在振动过程中 为零的位置. 3.回复力 (1)定义：使物体在 附近做往复运动的力. (2)方向：总是指向 . (3)来源：属于 力，可以是某一个力，也可以是几个力的 或某个力的 . 平衡位置 梳理 知识点一、简谐运动的基本特征备知识 回复力 平衡位置 平衡位置 效果 合力 分力 对简谐运动的理解 提升 关键能力 受力特点 回复力F＝－kx，F(或a)的大小与x的大小成正比，方向相反 运动特点 靠近平衡位置时，a、F、x都减小，v增大； 远离平衡位置时，a、F、x都增大，v减小 能量 振幅越大，能量越大.在运动过程中，动能和势能相互转化，系统的机械能守恒 周期性 做简谐运动的物体的位移、回复力、加速度和速度均随时间做周期性变化，变化周期就是简谐运动的周期T；动能和势能也随时间做周期性变化，其变化周期为 对 称 性 (1)如图所示，做简谐运动的物体经过关于平衡位置O对称的两点P、P′(OP＝OP′)时，速度的大小、动能、势能相等，相对于平衡位置的位移大小相等   (2)物体由P到O所用的时间等于由O到P′所用时间，即tPO＝tOP′ (3)物体往复过程中通过同一段路程(如OP段)所用时间相等，即tOP＝tPO (4)相隔 (n为正整数)的两个时刻，物体位置关于平衡位置对称，位移、速度、加速度大小相等，方向相反 例1　如图所示，小球在BC之间做简谐运动，当小球位于O点时，弹簧处于原长，在小球从C运动到O的过程中 A.动能不断增大，加速度不断减小 B.回复力不断增大，系统机械能守恒 C.弹性势能不断减小，加速度不断增大 D.弹性势能不断增大，加速度不断减小 √ 做简谐运动的小球，从C到O的过程中逐渐靠 近平衡位置，速度方向指向平衡位置，弹簧 弹力充当回复力，也指向平衡位置，故速度方向与受力方向相同，所以合外力做正功，动能增大；同时由于偏离平衡位置的位移减小，由回复力公式F＝－kx可知，回复力逐渐减小，根据牛顿第二定律可知 F＝－kx＝ma，故加速度不断减小，故A正确； 由上述分析可知回复力不断减小，整个系统只有系统内的弹簧弹力做功，故系统的机械能守恒，故B错误； 在小球从C到O的过程中，弹簧形变量逐渐减小，故弹性势能逐渐减小，同时由上述分析可知，加速度也逐渐减小，故C、D错误. 解析： 例2　如图所示，劲度系数为k的轻弹簧下端悬挂一质量为M的圆盘，圆盘处于静止状态.现将质量为m的粘性小球自h高处由静止释放，与盘发生完全非弹性碰撞，不计空气阻力，重力加速度为g，下列说法正确的是 A.圆盘将以碰后瞬间的位置作为平衡位置做简谐运动 D.从碰后瞬时位置向下运动过程中，小球、圆盘与弹 簧组成的系统势能先减小后增大 √ 因为简谐运动的平衡位置是物体能够自由静止的位置，即应是小球粘在盘子上一起静止的位置，所以应比开始位置偏下，故A错误； 因为振幅为从平衡位置到最大位移处的距离， 根据对称性，则小球和盘再次回到刚开始碰撞的位置时速度不为零，故开始的位置不是最大位移处，因为开始时Mg＝kx0，小球粘在盘子上一起静止的位置满足(m＋M)g＝kx2， 解析： 小球自h高处由静止释放，与盘发生完全非弹性碰撞，则mv＝(m＋M)v1，又因为v2＝2gh， 从碰后瞬间位置向下运动过程中，小球的动能先增大后减小，故由能量守恒定律可得，小球、圆盘与弹簧组成的系统势能先减小后增大，故D正确. 例3　小球做简谐运动，若从平衡位置O开始计时，经过0.5 s，小球第一次经过P点，又经过0.2 s，小球第二次经过P点，振子第三次经过P点可能是 A.1.0 s B.2.4 s C.0.8 s D.2.2 s √ 若小球从O点开始向指向P点的方向振动，作出示意图如图甲所示 则小球的振动周期为T1＝(0.5＋0.1)×4 s＝2.4 s，则该小球再经过时间Δt＝T1－0.2 s＝2.2 s，第三次经过P点； 若小球从O点开始向背离P点的方向振动，作出 示意图如图乙所示 解析： 1.简谐运动的表达式 x＝ ，ωt＋φ0为 ，φ0为 ，ω为 ，ω＝____. 2.简谐运动的振动图像 表示做简谐运动的物体的 随