高中物理1简谐运动课件新人教版选修.pdf

一、弹簧振子与简谐 的理解 1．实际物体看做理想振子的条件 弹簧的质量比小球的质量小得多，可以认为质量集中于振子 (小球)；与弹簧振子相连的小球体积足够小，可以认为小球 是一个质点；忽略弹簧以及小球与水平杆之间的摩擦力；小 球从平衡位置拉开的位移在弹性限度内． 2．简谐 的位移 (1)定义：振动位移可用从平衡位置指向振子所在位置的有向 线段表示，方向为从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)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． 3．简谐 的速度 (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 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 的模型，振子在O点速度最 大，在A、B两点速度为零． 4.简谐 的加速度 (1)计算方法:a= − kx ,式中m表示振子的质量,k表示比例系 m 数,x表示振子距平衡位置的位移. (2)特点:加速度大小呈线性变化,方向只在平衡位置发生改变. 简谐 中的位移、速度和加速度是彼此独立的物理 量，在同一位置，位移和加速度的方向是一定的，而速度方 向却有两种可能． 【典例1】 (2011·开封高二检测)一弹簧振子做简谐 ,下 列说法中正确的是( ) A.若位移为负值,则速度一定为正值,加速度也一定为正值 B.振子通过平衡位置时,速度为零,加速度最大 C.振子每次经过平衡位置时,加速度相同,速度也一定相同 D.振子每次通过同一位置时,其速度不一定相同,但加速度一 定相同 【解题指导】结合最简单的水平弹簧振子的振动示意图, 按照下列顺序判断: 【标准解答】 【变式训练】关于简谐 ,下列说法正确的是( ) A ．简谐 一定是水平方向的 B． 所有的振动都可以看做是简谐 C． 物体做简谐 时一定可以得到正弦曲线形的轨迹线 D ．只要振动图象是正弦曲线，物体一定做简谐 【解析】选D．物体的简谐 并不一定只在水平方向发生， 各个方向都有可能发生，A错．简谐 是最简单的振动,B 错 ．做简谐 的轨迹线并不是正弦曲线,C错．物体振动的图象 是正弦曲线，一定是做简谐 ，D对． 二、简谐 图象的应用 1．振动图象是振子的位移随时间的变化规律，根据振动图象： (1)可直接读出振子在某一时刻相对于平衡位置的位移大小. (2)从振动图象上可直接读出正(负)位移的最大值. (3)可判断某一时刻振动物体的速度方向和加速度方向，以及它 们的大小和变化趋势. 2．应用振动图象时，首先要注意理解好图象与振动物体的实 际振动过程的对应关系： (1)简谐 的图象不是振动质点的轨迹．做简谐 质点的 轨迹是质点(如弹簧振子)往复 的那一段线段．这种往复 的位移图象，就是以x轴上纵坐标的数值表示质点相对平 衡位置的位移，以t轴横坐标数值表示各个时刻，这样在x﹣t 坐标系内，可以找到各个时刻对应质点位移坐标的点，即位 移随时间分布的情况——振动图象． (2)对同一振动物体，图象的形状与起始时刻的选取和正方向 的规定有关．利用图象解题，首先