11.1《简谐运动》课件-(共28张)课件

会计学111.1《简谐运动》课件-(共28张PPT)PPT课件复习回顾高中阶段我们学过的运动形式有哪些?提示：按运动轨迹分类直线运动曲线运动匀速直线运动变速直线运动匀变速直线运动变加速直线运动抛体运动圆周运动平抛运动斜抛运动匀速圆周运动变速圆周运动第1页/共40页机械振动是生活中常见的运动形式第2页/共40页一、机械振动

1、定义：物体（或物体的一部分）在某一中心位置（平衡位置）两侧所做的往复运动，就叫做机械振动简称振动2.特点:

(1)存在平衡位置：物体静止不动时所处的位置，该位置回复力为零(2)往复运动第3页/共40页

判断下列物体的运动是否是机械振动：K1K2第4页/共40页二、弹簧振子——理想化模型2、理性化模型：（1）不计阻力（2）弹簧的质量与小球相比可以忽略。1、概念：小球和弹簧所组成的系统称作弹簧振子，有时也把这样的小球称做弹簧振子或简称振子。第5页/共40页三、弹簧振子的位移—时间图象1、振子的位移x:都是相对于平衡位置的位移。位移起点为平衡位置第6页/共40页三、弹簧振子的位移——时间图象1、频闪照片法第7页/共40页第一个1/2周期：

时间t(s)0t02t03t04t05t06t0位移x(m）-20.0-17.8-10.10.110.317.720.0

第二个1/2周期：时间t(s)6t07t08t09t010t011t012t0位移x(m)20.017.710.30.1-10.1-17.8-20.0第8页/共40页横坐标：振动时间t纵坐标：振子相对于平衡位置的位移第9页/共40页2、描图记录法三、弹簧振子的位移——时间图象体验：一同学匀速拉动一张白纸，另一同学沿与纸运动方向相垂直方向用笔往复画线段，观察得到的图象第10页/共40页描图记录法第11页/共40页

上图中画出的小球运动的x—t图象很像正弦曲线，是不是这样呢？

假定是正弦曲线，可用刻度尺测量它的振幅和周期，写出对应的表达式，然后在曲线中选小球的若干个位置，用刻度尺在图中测量它们的横坐标和纵坐标，代入所写出的正弦函数表达式中进行检验，看一看这条曲线是否真的是一条正弦曲线。

方法一验证法:方法二拟合法:在图中，测量小球在各个位置的横坐标和纵坐标，把测量值输入计算机中作出这条曲线，然后按照计算机提示用一个周期性函数拟合这条曲线，看一看弹簧振子的位移——时间的关系可以用什么函数表示。第12页/共40页简谐运动是最简单、最基本的振动。四、简谐运动及其图象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。第13页/共40页小结1、机械振动：物体在平衡位置（中心位置）两侧附近所做往复运动。通常简称为振动。平衡位置：振子原来静止时的位置2、弹簧振子理性化模型：不计阻力、弹簧的质量与小球相比可以忽略。3、简谐运动：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。第14页/共40页t/sO3-3816x/m

1、质点离开平衡位置的最大位移？

2、1s末、4s末、10s末质点位置在哪里？3、1s末、6s末质点朝哪个方向运动？4、质点在6s末、14s末的位移是多少？5、质点在4s、16s内通过的路程分别是多少？第15页/共40页课堂训练1、某一弹簧振子的振动图象如图所示，则由图象判断下列说法正确的是（）A、振子偏离平衡位置的最大距离为10cmB、1s到2s的时间内振子向平衡位置运动C、2s时和3s时振子的位移相等，运动方向也相同D、振子在2s内完成一次往复性运动1050-5-10t/sx/cm123456AB第16页/共40页课堂训练2、某弹簧振子的振动图象如图所示，根据图象判断。下列说法正确的是（）

A、第1s内振子相对于平衡位置的位移与速度方向相反

B、第2s末振子相对于平衡位置的位移为-20cmC、第2s末和第3s末振子相对于平衡位置的位移均相同，但瞬时速度方向相反

D、第1s内和第2s内振子相对于平衡位置的位移方向相同，瞬时速度方向相反。20-20t/sx/cm01234567D第17页/共40页2.回复力

振子在振动过程中，所受重力与支持力平衡，振子在离开平衡位置O点后，只受到弹簧的弹力作用，这个力的方向跟振子离开平衡位置的位移方向相反，总是指向平衡位置，所以称为回复力。回复力：使振动物体返回平衡位置的力。特点：①方向：总指向平衡位置②回复力是按效果命名的力，回复力可以是物体受到的一个力,也可以是物体所受某一个力的分力,还可以是物体受到的合外力平衡位置:平衡位置是指回复力为零的位置，但并不一定是合外力为零的位置（单摆）第18页/共40页3.知识回顾：胡克定律

在弹簧发生弹性形变时，弹簧振子的回复力F与振子偏离平衡位置的位移x大小成正比，且方向总是相反，即：这个关系在物理学中叫做胡克定律

式中k是弹簧的劲度系数。负号表示回复力的方向跟振子离开平衡位置的位移方向相反。第19页/共40页

定义:物体所受的力与它偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总指向平衡位置，则物体所做的运动叫做简谐运动。说明:判断是否作简谐振动的依据是4.简谐运动：①K------比例系数②x-------位移：由平衡位置指向振动质点所在位置的有向线段，是矢量③“－”表示回复力与位移的方向相反．第20页/共40页5.简谐运动的特点：1、简谐振动是最简单、最基本的运动，简谐振动是理想化的振动。2、回复力与位移成正比而方向相反，总是指向平衡位置。3、简谐运动是一种理想化的运动，振动过程中无阻力，所以振动系统机械能守恒。4、简谐运动是一种非匀变速运动。5、位移随时间变化关系图是正弦或余弦曲线.例、试判断下列机械振动是否是简谐运动判断机械振动是否是简谐运动的方法：（1）找振动物体的平衡位置（2）列出物体的位移为X时回复力的表达式（3）判断回复力是否满足F=-kx；光滑斜面第21页/共40页6.简谐运动的实例第22页/共40页简谐运动是最简单、最基本的振动。

第23页/共40页（1）位移：振动中的位移x都是以平衡位置为起点的，因此，方向就是从平衡位置指向末位置的方向，大小就是这两位置间的距离，两个“端点”位移最大，在平衡位置位移为零。（2）回复力：指向平衡位置，与位移方向相反，平衡位置为零，两端点最大。（3）回复加速度：复习：xx振子的振动是变加速运动第24页/共40页（4）.简谐运动的三个特征：（1）简谐运动物体的受力特征：F=-kx；

（2）简谐运动的能量特征：机械能守恒；（3）简谐运动的运动特征：变加速运动。第25页/共40页三、描述简谐运动特征的物理量1、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，叫做一次全振动。2、振幅（A）：振动物体离开平衡位置的最大距离，叫做振幅，用A表示，单位为长度单位单位，在国际单位制中为米（m），振幅是描述振动强弱的物理量，振幅大表示振动强，振幅小表示振动弱。振幅的大小反映了振动系统能量的大小。第26页/共40页3、周期：做简谐运动的物体完成一次全振动所需要的时间，叫做振动的周期用T表示，单位为时间单位，在国际单位制中为秒（s）。4、频率：单位时间内完成全振动的次数，叫做振动的频率。用f表示，在国际单位制中，频率的单位是赫兹（Hz），振动周期是描述振动快慢的物理量，周期越长表示振动越慢，周期越小表示振动越快。频率是表示振动快慢的物理量，频率越大表示振动越快，频率越小表示振动越慢。第27页/共40页思考题：1、振幅就是最大位移吗？振幅是一个标量，指物体偏离平衡位置的最大距离。它没有负值，也无方向，所以振幅不同于最大位移。2、频率越大，振幅就越大吗？在简谐运动中，振幅跟频率或周期无关。在一个稳定的振动中，物体的振幅是不变的。3、一次全振动通过的路程是几个振幅？半个周期内通过几个振幅？四分之一周期内通过几个振幅？振动物体在一个全振动过程中通过的路程等于4个振幅，在半个周期内通过的路程等于两个振幅，但在四分之一周期内通过的路程不一定等于一个振幅，与振动的起始时刻有关。1T通过路程S=4A,1/2T路程S=2A第28页/共40页4、振幅越大，能量越大吗？振幅与振动的能量有关，振幅越大，能量越大。5、振动频率与哪些因素有关？物体的振动周期与频率，由振动系统本身的性质决定，与振幅无关，所以其振动周期称为固有周期。振动频率称为固有频率。第29页/共40页1：下列运动中属于机械振动的有

（）A、树枝在风的作用下的运动B、竖直向上抛出的物体的运动C、说话时声带的振动D、爆炸声引起的窗扇的运动

ACD课堂练习：第30页/共40页2．做简谐振动的弹簧振子受到的回复力与位移的关系可用图中哪个图正确表示出来？（）

C第31页/共40页3．如图所示，轻质弹簧下端挂重为30N的物体A，弹簧伸长了3cm，再挂重为20N的物体B时又伸长2cm，若将连接A和B的连线剪断，使A在竖直面内振动时，下面结论正确的是（）

A．振幅是2cm

B．振幅是3cm

C．最大回复力是30N

D．最大回复力是20N

AD课后作业：试证明A在竖直方向的振动就是简谐振动。第32页/共40页四、简谐运动中位移、加速度、速度、动能、势能的变化规律第33页/共40页物理量变化过程BOOB’B’OOB

位移（X）方向大小回复力（F）加速度（a）方向大小速度（V）方向大小动能大小势能大小向右减小向左减小向左增大增大减小向左增大向右增大向左减小减小增大向左减小向右减小向右增大增大减小向右增大向左增大向右减小减小增大OB’B思考：BOB”三个点的特征？第34页/共40页

2.对称性：①振子经过关于平衡位置对称的两位置时，加速度等大反向；速度大小相等，方向可能相同也可能相反。②无论从平衡位置到对称点，还是从对称点到平衡位置，所用时间相等。

如：振子由P到O所用时间等于O到P′所用时间，即tPO＝tOP′.振子往复过程中通过同一段路程(如OP段)所用时间相等，即tOP＝tPO.A-A第35页/共40页4、图所示为一弹簧振子，O为平衡位置，设向右为正方向，振子在B、C之间振动时（）A．B至O位移为负、速度为正B．O至C位移为正、加速度为负C．C至O位移为负、加速度为正D．O至B位移为负、速度为负OCBC第36页/共40页5．如图所示的弹簧振子，振球在光滑杆上做简谐振动，往返于BOC之间，O是平衡位置，D是OC的中点则：（）

A.小球由O向C运动的过程中，加