2018-2019学年高中物理鲁科版选修3-4（课件+教师用书）：第1章 第1节 简谐运动(2份打包)

第1节　简谐运动 什 么 是 机 械 振 动 [先填空] 1．定义 物体在平衡位置附近做往复运动，叫作机械振动，简称为振动． 2．平衡位置 振动物体所受回复力为零的位置． 3．回复力 (1)方向：总是指向平衡位置． (2)作用效果：总是要把振动物体拉回到平衡位置． (3)来源：回复力是根据力的作用效果命名的力．可能是几个力的合力，也可能是由某一个力或某一个力的分力来提供． [再判断] 1．机械振动是匀速直线运动．(×) 2．机械振动是匀变速直线运动．(×) 3．机械振动是物体在平衡位置附近所做的往复运动．(√) [后思考] 机械振动的物体到达平衡位置的右侧，它所受的回复力指向什么方向？ 【提示】　回复力的方向总是指向平衡位置，故方向向左． [核心点击] 1．机械振动的特点 (1)物体在平衡位置附近做往复运动． (2)机械振动是一种周期性运动． 2．回复力的理解 (1)回复力的方向总是指向平衡位置． (2)回复力的效果是使偏离平衡位置的物体返回到平衡位置，是产生振动的条件． (3)回复力可以是振动物体所受的某一个力，也可以是物体所受几个力的合力． 1．下列运动中属于机械振动的是(　　) 【导学号：78510000】 A．树枝在风的作用下运动 B．竖直向上抛出的物体的运动 C．说话时声带的运动 D．爆炸声引起窗扇的运动 E．匀速圆周运动 【解析】　物体在平衡位置附近所做的往复运动属于机械振动，故A、C、D正确；竖直向上抛出的物体到最高点后返回落地，不具有运动的往复性，因此不属于机械振动，故B错误．匀速圆周运动不是在平衡位置附近往复运动，E错误． 【答案】　ACD 2．下列关于振动的回复力的说法正确的是(　　) A．回复力方向总是指向平衡位置 B．回复力是按效果命名的 C．回复力一定是物体受到的合力 D．回复力由弹簧的弹力提供 E．振动物体在平衡位置所受的回复力是零 【解析】　回复力是按效果命名的，是指向平衡位置使振动物体回到平衡位置的力，可以由某个力或某几个力的合力提供，也可以由某个力的分力提供，故A、B正确，C错误；在水平弹簧振子中弹簧的弹力提供回复力，但在其他振动中，不一定由弹簧弹力提供，D错误；振动物体在平衡位置受到的回复力是零，E正确． 【答案】　ABE 3．关于振动物体的平衡位置，下列说法正确的是(　　) A．加速度改变方向的位置 B．回复力为零的位置 C．速度最大的位置 D．加速度最大的位置 E．合外力一定为零的位置 【解析】　振动物体在平衡位置回复力为零，而合外力不一定为零，在该位置加速度改变方向，速度达最大值．故A、B、C正确，D、E错误． 【答案】　ABC 机械振动的理解 1．机械振动是物体在平衡位置附近的往复运动． 2．回复力的方向总指向平衡位置． 3．平衡位置是回复力为零的位置，此位置振动物体速度达到最大，加速度方向改变． 弹 簧 振 子 的 振 动 [先填空] 1．弹簧振子 弹簧振子是一种理想化模型，其主要组成部分是一个质量可以忽略不计的弹簧和一个质量为m的物体． 图1­1­1 2．简谐运动 (1)定义：如果物体所受回复力的大小与位移大小成正比，并且总是指向平衡位置，则物体的运动叫做简谐运动．如弹簧振子的振动． (2)简谐运动的动力学特征：回复力F＝－kx. (3)简谐运动的运动学特征：a＝－x. [再判断] 1．弹簧振子是一种理想化的模型．(√) 2．在F＝－kx中，负号表示回复力总是小于零的力．(×) 3．弹簧振子的加速度方向一定与位移相同．(×) [后思考] 弹簧振子的回复力一定是弹簧的弹力吗？ 【提示】　不一定．竖直方向的弹簧振子的回复力是由弹簧弹力与重力的合力提供． [核心点击] 1．简谐运动中相关量的变化规律 (1)变化规律：当物体做简谐运动时，它偏离平衡位置的位移x、回复力F、加速度a、速度v、动能Ek、势能Ep及振动能量E，遵循一定的变化规律，可列表如下： 物理量 x F a v Ek Ep E 远离平衡 位置运动 增大 增大 增大 减小 减小 增大 不变 最大位移处 最大 最大 最大 零 零 最大 不变 靠近平衡 位置运动 减小 减小 减小 增大 增大 减小 不变 平衡位置 零 零 零 最大 最大 最小 不变 (2)两个转折点 ①平衡位置是速度大小、位移方向、回复力方向和加速度方向变化的转折点； ②最大位移处是速度方向变化的转折点． (3)一个守恒：简谐运动过程中动能和势能之间相互转化，但总的能量守恒． 2．简谐运动的对称性 如图1­1­2所示，物体在A与B间运动，O点为平衡位置，任取关于O点对称的C、D两点，则有： (1)时间对称． (2)位移、回复力、加速度大小对称． (3)速率、动能对称