高中物理 简谐运动课件 鲁科版选修34.ppt

高中物理 选修3 4 鲁教版 第1章机械振动第1讲简谐运动 目标定位 1 知道什么叫机械振动 2 理解回复力 平衡位置的概念 3 了解弹簧振子 掌握简谐运动的动力学特征 一 什么是机械振动1 机械振动 物体在附近做的运动 叫做机械振动 简称振动 2 回复力 总是指向的力 3 平衡位置 指物体所受回复力为的位置 平衡位置 往复 平衡位置 零 二 弹簧振子的振动1 弹簧振子是一种模型 由一个质量可以的弹簧与一个质量为m的物体构成 2 简谐运动 物体所受回复力的大小与位移大小成 并且总是指向的运动 或加速度的大小与位移大小成 加速度的方向与位移方向的运动 理想 忽略不计 正比 平衡位置 正比 相反 一 对简谐运动的平衡位置 位移 回复力 加速度的理解1 对平衡位置的理解 1 从物体受力特点看 物体在平衡位置所受合力不一定为零 而是沿振动方向的合力为零 2 从速度角度看 平衡位置是振动中速度最大的位置 2 对简谐运动的位移的理解简谐运动的位移是矢量 是从平衡位置指向振动质点所在位置的有向线段 注意 简谐运动的位移和一般运动的位移有很大区别 一般运动的位移都是由初位置指向末位置 而简谐运动的位移都是由平衡位置指向振动质点所在位置 3 对回复力的理解 1 回复力是指将振动物体拉回到平衡位置的力 它是效果力 而不是一种新的性质力 它可以由物体所受的合外力提供 也可以由某一个力或某一个力的分力提供 2 简谐运动的回复力 f kx k是比例系数 并非弹簧的劲度系数 水平弹簧振子中k为弹簧的劲度系数 其值由振动系统决定 与振动位移大小无关 号表示回复力的方向与质点偏离平衡位置的位移的方向相反 x是指质点对平衡位置的位移 不一定等于弹簧的伸长量或压缩量 回复力的作用总是把物体拉向平衡位置 例1 如图1 1 1所示 弹簧下端悬挂一钢球 上端固定 它们组成一个振动的系统 用手把钢球向上托起一段距离 然后释放 钢球便上下振动起来 若以竖直向下为正方向 下列说法正确的是 a 钢球运动所能达到的最低处为平衡位置b 钢球原来静止时的位置为平衡位置c 钢球振动到距原静止位置下方3cm处时位移为3cmd 钢球振动到距原静止位置上方2cm处时位移为2cm 图1 1 1 解析振子的平衡位置是指振子原来静止时的位置 故a错 b对 振子的位移为从平衡位置指向某时刻所在位置的有向线段 有方向 有正负 可判断c对 d错 答案bc 针对训练1如图1 1 2所示 弹簧振子在光滑水平杆上的a b之间做往复运动 下列说法正确的是 a 弹簧振子运动过程中受重力 支持力和弹簧弹力的作用b 弹簧振子运动过程中受重力 支持力 弹簧弹力和回复力作用c 振子由o向a运动过程中 加速度方向向左d 振子由o向b运动过程中 回复力的方向指向平衡位置 图1 1 2 解析回复力是根据效果命名的力 不是做简谐运动的物体受到的具体的力 它是由物体受到的具体的力所提供的 在此情景中弹簧的弹力充当回复力 故a正确 b错误 回复力的方向总是指向平衡位置 加速度的方向与回复力方向相同 所以振子由o向a运动过程中 加速度方向一直向右 由o向b运动过程中 回复力方向一直向左 故c错误 d正确 答案ad 二 简谐运动中各量的变化情况如图1 1 3所示的弹簧振子图1 1 3 例2 弹簧振子在光滑的水平面上做简谐运动 在振子向着平衡位置运动的过程中 a 振子所受的回复力逐渐增大b 振子离开平衡位置的位移逐渐增大c 振子的速度逐渐增大d 振子的加速度逐渐增大 解析在振子向着平衡位置运动的过程中 振子所受的回复力逐渐减小 振子离开平衡位置的位移逐渐减小 振子的速度逐渐增大 振子的加速度逐渐减小 选项c正确 答案c 针对训练2一弹簧振子振动过程中的某段时间内其加速度数值越来越大 则在这段时间内 a 振子的速度逐渐增大b 振子的位移逐渐增大c 振子正在向平衡位置运动d 振子的速度方向与加速度方向一致 解析振子由平衡位置向最大位移处运动过程中 振子的位移越来