简谐运动+高二上学期物理鲁科版（2019）选择性必修第一册.pptx

第二章机械振动

第一节简谐运动

树叶来回摆动

秋千来回荡起

这些物体的运动有什么共同特点?

如何研究这类运动呢?

1.知道机械振动、平衡位置、弹簧振子的概念

2.掌握简谐运动的特点,会根据回复力的特点判断物体是否做简谐运动

3.会用动力学的方法分析简谐运动中位移、速度、回复力和加速度的变化规律

4.会用能量守恒的观点分析弹簧振子中动能、势能、总能量的变化规律

机械振动

1.机械振动：物体(或物体的某一部分)在某一位置附近的运动称为机械振动，简称振动。

2.平衡位置：物体原来静止时的位置，即上述定义中的“某一位置”。

往复

提示：力的作用总是驱使震动的物体恢复到平衡位置

一切发声的物体都在振动，比如蜜蜂翅膀抖动和古筝琴弦振动，那么振动是怎样产生的？

演奏前，琴弦所受合力为0，静止于平衡位置。演奏时拨动琴弦，使其偏离平衡位置。由于形变，琴弦产生一个指向平衡位置的弹力。

只要琴弦偏离平衡位置，它总会受到指向平衡位置的弹力。这种总是指向平衡位置的力称为回复力。

正是回复力的作用，使琴弦来回振动。

产生振动的条件：

回复力可以是一个力提供也可以是几个力的合力提供，是以效果命名的力。

平衡位置：指物体所受回复力为零的位置

有回复力

回复力

弹力充当回复力

弹簧弹力和小球重力充当回复力

m的回复力为M对m的静摩擦力

(1)平衡位置即速度为零时的位置。()

(2)机械振动是匀速直线运动。()

(3)机械振动是物体在平衡位置附近所做的往复运动。()

×

√

×

弹簧振子

弹簧振子是一种理想模型。弹簧一端固定，另一端连接一个可视为质点的物体，不计弹簧质量，物体置于光滑水平面上，这样构成的振动系统称为弹簧振子。

弹簧振子在运动方向上只受弹簧弹力作用

弹簧振子

弹簧振子不一定水平放置。

弹簧振子

实际物体可以看成弹簧振子的条件

①物体质量明显大于弹簧质量，可以认为质量集中于物体上；

②物体相对于弹簧小得多，物体可视为质点；

③物体运动过程中不受阻力或阻力可以忽略不计；

④弹簧始终处于弹簧限度内。

如图(a)，物体处于平衡位置O时，弹簧为原长，物体所受的弹力为0；

如图(b)，将物体向右拉至B后由静止释放，物体将如何运动？各物理量如何变化？

由于弹簧被拉长，物体受到向左指向平衡位置的弹力，向左加速运动，弹力减小，加速度减小，但速度增加。

如图(c)，物块到达平衡位置O处会停止运动吗？

不会。此时物体所受弹力为虽然为0,但速度达到最大，由于惯性，会继续向左运动并挤压弹簧。

物体越过平衡位置向左将如何运动?各物理量如何变化?

由于弹簧被压缩，物体受到向右指向平衡位置的弹力，向左减速运动，弹力增大，加速度增大，速度一直减小到0。如图(d)。

受力特征：合力始终指向平衡位置，大小与位移成正比，方向相反。

位移特点：位移的方向始终背离平衡位置

F合=-kx

(1)定义：弹簧一端固定，另一端连接一个可视为质点的物体，不计，物体置于上，这样构成的振动系统称为弹簧振子。弹簧振子是一种理想模型。

(2)水平方向弹簧振子的回复力：

①来源：由物体所受弹簧的弹力提供。

②大小及方向：。

其中k是弹簧的，x是物体相对平衡位置的，负号表示力与位移的方向。

弹簧质量

光滑水平面

劲度系数

相反

位移

F＝－kx

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）是一条正弦曲线，这样的振动叫做简谐运动。如：弹簧振子的运动。

简谐运动

简谐运动是最简单、最基本的振动。

2、简谐运动的图象

横坐标——时间；

纵坐标——偏离平衡位置的位移

简谐运动

③能量特征:机械能守恒。

3、简谐运动的特征

简谐运动的回复力公式F＝－kx中的k就是弹簧的劲度系数吗？

以图中质量为m木块的运动为例分析

(水平面光滑，两物体均做简谐运动且保持相对静止)。

判断一个振动是否为简谐运动的方法

位移x、回复力F、加速度a、弹性势能最大处：；最小处：；

速度v、动能Ek最大处：；最小处：。

小球位置

O→B

B→O

O→C

C→O

位移x

回复力F

加速度a

速度v

动能Ek

弹性势能Ep

增大

增大

增大

减小

增大

减小

B处或C处

B处或C处

O处

O处

1.当小球远离平衡位置过程中，位移增大，回复力、加速度和势能增大，速度和动能减小；当小球靠近平衡位置过程中，位移减小，回复力、加速度和势