高中物理选修3-4 第一章 机械运动 1.1 简谐运动.ppt

第1节的简单和谐运动，机械振动，Simpleharmonicmotion，请想想，上高中后，我们主要学习了什么形式的运动？ 请说一下各运动的名称和与各运动对应的力的情况。 1 .等速直线运动、2 .等速直线运动、3 .平放运动、4 .等速圆周运动、机械振动是生活中常见的运动形式，1，定义：在物体(或物体的一部分)所在的中心位置两侧进行的往复运动为机械振动(振动)，2，机械振动的主要特征是“空间运动”的往复性和“时间”的周期性。 3、振动的发生有两个必要条件： (1)物体每次离开平衡位置都受到恢复力的作用。 (2)电阻足够小。 二、简并运动、振子以o点为中心在水平杆方向上进行往复运动。 振子从b点开始运动，通过o点移动到c点，从c点通过o点返回b点，OC等于OB，之后振子反复进行这种往复运动。 以上装置称为弹簧振子。 弹簧振子，定义：理想化处理后的由弹簧和球构成的系统。 弹簧振子的理想条件被认为是： (1)弹簧的质量比小球的质量小得多，质量集中在振子(小球)上。 (2)小球体积小，可以作为质点处理。 (3)无视所有摩擦和阻力的作用。 (4)球从平衡位置拉开的位移在弹性限度内。 常见的简并运动：常见的简并运动：复原力、振子在振动过程中受到的重力和支撑力平衡，振子从平衡位置离开o点后，只受到弹簧的弹力，该力的方向与振子离开平衡位置的位移方向相反，总是指平衡位置，所以称为复原力钩定律，当弹簧弹性变形时，弹簧振子的复原力f与从振子的平衡位置起的位移x的大小成比例，方向始终相反：的关系在物理学上被称为钩定律，在式中k是弹簧的刚性系数。 负号表示复原力的方向与振子从平衡位置的位移方向相反。物体与位移的大小成比例，总是以指向平衡位置的力振动，称为简并运动。 判断：是否进行简并谐振动作的根据是，根据简并谐振运动中的位移、加速度、速度、运动量、动能、电势的变化规则，平衡位置：的振动物体能够静止时的位置。 (1)振动中的位移x都以平衡位置为起点，所以方向是从平衡位置向末端位置的方向，大小是这两个位置之间的距离，两个“端点”的位移最大，在平衡位置位移为零。 位移的时间变化的关系图是正弦曲线或馀弦曲线，考虑：如何描绘位移的时间变化的图表，(2)加速度a在两个“端点”处最大，在平衡位置为零，方向总是指向平衡位置。简并运动中的位移、加速度、速度、运动量、动能、电势的变化规律，(3)速度的大小v和加速度a的变化正好相反，在两个“端点”处为零，在平衡位置最大，在两个“端点”以外的任何位置的速度方向都是可能的。 a=-kx/m，能量随时间变化，能量随空间变化，(6)在简并运动中，完成P6表，(5)能量变化：机械能保存，动能和能量互补。 简并运动中的位移、加速度、速度、运动量、动能、电势的变化规则： 右、减少、左、减少、左、增大、左、减少、减少、增大、左、减少、右、增大、增大、增大、右、增大、增大、增大、左、增大、右、减少、减少、减少、增大、增大，例1、图所示的弹簧振动速度为正的B.O到c的位移为正，加速度为负的C.C到o的位移为负，加速度为正的D.O到b的位移为负，速度为负，c，简并运动的特征：1，简并共振是最简单的，最基本的运动，简并共振是理想的振动。 2 .复原力与位移成比例方向相反，总是指向平衡位置。3、简单和谐运动是理想的运动，振动过程没有阻力，振动系统的机械能被保存。 4 .简并运动是一种不均匀的变速运动。 5、位移随时间变化的关系图为正弦或馀弦曲线.简并运动，弹簧振子-理想的物理模型，2，发生条件：(1)具有恢复力作用(2)阻力足够小，恢复力的特征： F=-kx，各物理量的分析，1，定义，机械振动， 总结1 .简并运动属于哪个运动() a、简并运动b、简并运动c、等速运动d、非简并运动d、思考和讨论、思考和讨论、2、简并共振运动的物体，每次通过相同的位置时，一定有相同的物理量() a、速度b、位移c、复原力d、加速度e、运动量f、动能在进行简并运动的物体中，位移为负值时，以下正确说的是() a，速度一定是正值，加速度一定是正值。 b、速度不一定是正值，但加速度不一定是正值。 c、速度一定是负值，加速度一定是正值。 d，速度不一定是负值，加速度必须是负值。 思考和讨论，b，4 .进行简并共振动作的弹簧振子受到的复原力和位移的关系可以用图中的哪个图正确地表示？ ()、c、思考和讨论、5、从振子的动态图像中，a、图中的各点表示平衡位置_b、开始振动时，振子的位置为_ (平衡位置，最大位移) c、振子的周期频率为_.d、振子的振幅为_振子在6秒内通过的程度_ _ _ _ _ e， c点的位移_复原力方向_ _大小_加速度方向_f、d点的位移_复原力_ _ _ _ _ _ _ g，势最大的点是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ . 动能最大的点是_。 在h、t=2.5s时，是振子的位移方向_ _。 速度方向，加速度方向，思考和讨论，三，描述简并运动特征的物理量，一，全振动：振动物体往返一次(以后完全重复原来的运动)的运动称为一次全振动。 2、振幅(a ) :振动物体距平衡位置的最大距离称为振幅，用a表示的话，单位表示长度单位，国际单位制表示米(m )，振幅表示记述振动强弱的物理量，振幅大表示振动强度，振幅小表示振动强度。 振幅的大小反映了振动系统的能量的大小。 3、周期：进行简并运动的物体完成一次全振动所需的时间，振动的周期用t表示，单位称为时间单位，国际单位系统称为秒(s )。 4、频率：单位时间内全部振动完成的次数称为振动的频率。 用f表示，在国际单位制中，频率的单位是记述赫兹(Hz )、三、简并运动特征的物理量，振动周期是记述振动速度的物理量，周期越长振动越慢，周期越小振动越快。 频率是表示振动速度的物理量，频率越大振动越快，频率越小振动越慢。 1、振幅是标量，是指物体离开平衡位置的最大距离。 因为没有负值和方向，所以振幅与最大位移不同。 2 .在简并运动中，振幅与频率和周期无关。 在稳定的振动中，物体的振幅不变。 3 .振动物体在一个全振动过程中通过的行程等于四个振幅，半周期通过的行程等于两个振幅，而四分之一周期通过的行程不等于一个振幅，与振动的开始时刻有关。 有几个注意事项，4，振幅与振动的能量有关，振幅越大，能量越大。 5、周期和频率的关系： T=1/f6，物体的振动周期和频率由振动系统自身的性质决定，因此与振幅无关，将该振动周期称为固有周期。 振动频率称为固有频率。、几个注意事项，例2，一个弹簧振子的振动周期为0.25s，振子从平衡位置向右运动，经过1.7s时，振子的运动状况为() a .向右减速运动，b .向右加速运动，c .向左减速运动，d .向左加速运动，思考和讨论，b 如果右图是甲、乙两个物体的振动像，() a .甲、乙两个振动的振幅分别为2m、1m .甲、乙的振动频率之比1:2； c .在最初的4秒内甲、乙两物体的加速度都为负值d.2秒时甲的速度最大，乙的加速度最大。 思考和讨论，AD，6，一弹簧振子做单纯的谐振动作，周期在t，() a.t时刻和(tt )时刻，振子的运动位移的大小相等，方向相同的话，t一定是t的整数倍的b.t时刻和(tt )时刻的振子的运动速度的大小相等，方向相反的话，t一定是如果成为2的整数倍的c.t=t，则在t时刻和(tt )时刻振子的动能一定是相等的d.t=t/2，在t时刻和(tt )时刻弹簧的长度一定，思考和讨论，7，1弹性相关振子进行简并运动时，以下说法是正确的。 b .振子通过平衡位置时速度为零，加速度最大. c .振子每次通过平衡位置时加速度相同，速度也相同. d .振子每次通过同一位置时其速度不一定相同，但加速度思考和讨论，8 .质点是单纯谐振动作，根据其位移x和时间t的关系图表，() a.0点开始计时， 质点的轨迹是正弦曲线b .质点的振动频率是2hzc.t=3秒末质点的加速度负最大d.t=4秒末质点的速度负最大思考和讨论9 .一个水平方向的弹簧振子从它的平衡位置向右拉10cm，没有初速开放，振子的频率是5Hz，振子是0.1s到0.15s 通过0.4s内的程度，位移在振子0.65s的最终速度方向(左、右)振子的位移为2cm时，其加速度的大小为4m/s2。 振子振动过程中的最大加速度请在右图中制作振子的振动像(右为正，至少1个全振动)。 思考和讨论，10 .如图所示的弹簧振子，振动球在光滑的棒上做简单的共振运动，在BOC之间往复，o是平衡位置，d是OC的中点a .球从o向c运动的过程中，加速度越来越大，速度越来越大b .球从c到o 加速度越来越小，速度越来越大c .球从o向b运动的过程中，如图所示，在轻量弹簧的下端悬挂20N的物体a，弹簧伸长3cm，进而在20N