1.简谐运动.ppt

力的大小 方向恒定 匀变速直线运动 力的大小恒定方向变化 匀速圆周运动 力的大小和方向都变化 第一章机械振动 第一节简谐振动 1 定义 物体在某一位置两侧所做的往复运动 叫做机械振动 简称振动 一 机械振动 2 物体为什么能做往复运动 因为物体离开平衡位置立即受到指向平衡位置的力的作用 回复力 指向平衡位置的力 理解注意 1 一切机械振动的物体必受回复力作用 3 回复力为零的位置就是物体振动的平衡位置 2 回复力是效果力 它可以是物体所受的合外力 也可是某个力的分力 4 平衡位置处物体的合力不一定为零 3 机械振动的条件 特点与性质 条件 性质 具有周期性 往复性 受到回复力作用 阻力足够小 特点 非匀变速运动 轻质弹簧与小球组成的系统 称为弹簧振子 弹簧振子是一个理想化模型 1 弹簧的质量忽略不计 2 不计摩擦 观察弹簧振子的运动你有什么发现 1 运动特点 在平衡位置附近来回运动 2 时间关系 A到A 与A 到A时间相同 3 振子受力特点 F kx 教材P3活动 振子在任何时刻相对于O点的位移用x表示 从O点指向振子所在位置的有向线段 弹簧振子的回复力 F kx 1 大小与离开平衡位置的位移成正比 2 方向与振子位移方向相反 物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比 并且总指向平衡位置的回复力作用下的振动 叫做简谐振动 F回 kx 此式是简谐振动的唯一判据 二 简谐振动 1 振幅 1 定义 振动物体离开平衡位置的最大距离 符号A表示 3 物理意义 表示物体振动的强弱 三 振幅 周期与频率 2 标量 2 周期 1 全振动 如图所示 象振子由O C O B O的这类振动 称为一个全振动 例 以P为起点的全振动 P C P O B O P P O B O P C P 2 周期 完成一次全振动所用的时间 3 频率 振子在单位时间内完成的全振动次数 叫做振动频率 单位 Hz 四 简谐运动的能量 简谐运动过程中机械能是守恒的 作业 1 书上 教材P5练习与评价 2 三维设计 教材P5讨论与交流 问题一 类弹簧振子 试证明下面物体的运动是简谐运动 例1 光滑的水平面上盛放有质量分别为m和m 2的两木块 下方木块与一劲度系数为k的弹簧相连 弹簧的另一端固定在墙上 如图所示 己知两木块之间的最大静摩擦力为f 为使这两个木块组成的系统象一个整体一样地振动 系统的最大振幅为 A B C D 问题二 水平弹簧振子 简谐运动的周期性和对称性 1 周期性 物理量的周期性 多解性 2 对称性 水平弹簧振子 1 对称位置上一切物理量的大小均相等 2 相隔半个周期的振子一定在对称位置上 一个周期振子的路程是4A 半个周期振子的路程呢 1 4个周期振子的路程呢 例2 一个质点在平衡位置O点附近做机械振动 若从O点开始计时 经过3s质点第一次经过M点 如图所示 再继续运动 又经过2s它第二次经过M点 则该质点第三次经过M点还需要的时间是 A 8sB 4sC 14sD 10 3s 例3 如右图所示 一轻弹簧与质量为m的物体组成弹簧振子 物体在同一条竖直线上的A B间作简谐运动 O为平衡位置 C为AO的中点 已知OC h 振子的周期为T 某时刻物体恰好经过C点并向上运动 则从此时刻开始的半个周期时间内 下列说法错误的是 A 重力做功2mghB 重力做的功为0C 速度改变量为0D 合外力作功为0 作业 三维设计第一节例题和梦之旅 例4 如图所示 弹簧上端与一木板相连结 质量为m的物体放在木板上 与木板一起在竖直方向上做简谐运动 当振幅为A时 物体对木板的最大压力是物体重量的1 5倍 则物体对木板的最小压力是多大 要使物体在振动中不离开木板 振幅不能超过多大 0 5mg 2A 例1 如图所示是用频闪照相的方法拍摄到的一个弹簧振子的振动情况 甲图是振子静止在平衡位置时的照片 乙图是振子被拉到左侧距平衡位置20cm处放手后向右运动周期内的频闪照片 已知频闪的频率为10Hz 则下列说法正确的是 A 该振子振动的周期为1 6sB 该振子振动的周期为1 2sC 振子在该周期内做加速度逐渐减小的变加