高二物理选修3-4 1.1简谐运动的描述

1、第一章是机械运动，第一节是简谐运动。看一看，想一想，讨论一下。当弹簧振动器移动时，合力的特征是什么？思考并讨论弹簧振子运动时合力的特征是什么？思考和讨论，弹簧振子运动时合力的特征是什么？简谐运动的回复力，弹簧振子的合力f与振子的位移x成正比，合力f的方向总是与位移x的方向相反。其中k是弹簧的刚度系数，因为力f的方向总是与位移x的方向相反，也就是说，它总是指向平衡位置。它的功能总是将物体拉回到平衡位置。因此，它被称为恢复力，1。定义：2。以力的作用命名的特征：方向总是指向平衡位置，这使得振动器返回到平衡位置；3.恢复力的来源：振动方向的合力；1.简谐运动的恢复力；4.公式：“-”表示恢复力方向总

2、是与位移方向相反。X -振动器从平衡位置的位移，简称位移。方向总是偏离平衡位置。(1)尺寸为：首先，简谐运动的恢复力。(2)方向：总是指向平衡位置。物体做简谐运动的条件是什么？思考和讨论：什么样的运动是简谐运动？如果一个质点的回复力与它离开平衡位置的位移成正比，并且总是指向平衡位置(即与位移方向相反)，那么质点的运动就是简谐运动。5。简谐运动的动态特性(条件)，f=kx，6。简谐运动的运动学特征，(1)当物体从最大位移运动到平衡位置时，由于v和a的方向相同，物体的加速度越来越小。(2)当物体从平衡位置移动到最大位移时，由于V和A方向相反，物体随着加速度的增加而减速运动。简谐运动是一种可变加速度

3、运动，弹簧振动器在垂直方向振动产生的振动是简谐运动吗？例1证明：垂直悬挂弹簧振子是简谐运动，步骤如下：1 .找到平衡位置2。找到恢复力3。F=kx 4。找到方向关系。证明了在：的平衡态存在： mg=kx0。当x的长度被拉下时，弹簧上的合力为F=-k(x x0) mg=-kx-kx0 mg=-kx(根据简谐运动的公式)。例1，如图所示，弹簧振动器的球在某一时刻移动到平衡位置的右侧，在距离平衡位置0.3厘米的点B处，球的质量被称为(2)在点B处球上的回复力的大小和方向？(3)此时球的加速度大小和方向是多少？(4)球的运动方向是什么？3)振幅是描述振动强度的物理量，通常用字母A1表示。定义：振动物体

4、与平衡位置的最大距离称为振动振幅，其单位为m。振幅直接反映振动器的振动能量(E=EK EP)。1。振幅、静止位置，即平衡位置；4)振动器的振动范围是振幅2A的两倍大；2.描述简谐运动的物理量，区分振幅和位移。对于给定的振动，1。振动器的位移距离平衡位置有一段距离，因此它一直在变化；但是振幅是恒定的。位移是一个矢量，振幅是一个标量，它等于最大位移。两个振荡器的运动位移有什么区别？看看，振动器的距离和位移，不管在哪里计时，物体在一个周期内通过的距离是4A，物体在半个周期内通过的距离是2A，振动器的距离和位移无论在哪里计时都是4A。不管你从哪里开始计时，一个物体在1/2周期内经过的距离是2年。距离位

5、移：振动物体相对于平衡位置的位移，它总是以平衡位置为起点，方向从平衡位置指向物体所在的位置。位移等于这两个位置之间的距离。当物体通过平衡位置时，位移方向改变。简谐运动是可变加速度运动。物体通过平衡位置时速度最高，最大位移时速度为零。物体的速度在最大位移时改变方向和加速度：当物体处于最大位移时加速度最大，当物体处于平衡位置时加速度最小(零)。简谐振动中振动器的位移、速度和加速度的变化是周期性的、右、减少、左、减少、左、增加、左、增加、左、减少、左、减少、右、减少、右、增加、左、增加、右和减少。1.位移大小相等，方向相反；2.速度大小相等，方向相反；3.加速度大小相等，方向相反；4.从平衡位置到这

6、两点或从这两点直接到平衡位置的时间是相等的。1.下列关于振幅的陈述是正确的：(1)振幅是振动物体离开平衡位置的最大位移，振动物体行进的距离总是大于振幅，振幅是振动物体最大位移的绝对值，简谐振动的振幅随时间周期性地变化。课堂实践中，振动器运动最显著的特点是什么？互惠-重复性-周期性。想想看：1)一个完整的振动：振动器在AA/，和0之间振动，是平衡位置。如果它从点A开始，移动到点A/通过点O，然后通过点O返回到点A，则表示它已经完成了完全振动，然后振动器只是重复这个移动。(1)从OAOA/奥也是全振动，(2)全振动的特征：振动距离是振幅的四倍，是全振动，(2)从BAOA/奥也是全振动，想想看，一个

7、完整的全振动过程的显著特征是什么？在整个振动过程中，振动器必须以相同的速度连续两次通过同一点。(强调方向性)，两个振荡器的运动速度有什么不同？看一看，3)频率f:单位时间内完整振动的次数，单位：赫兹。1)描述振动速度的物理量；2)周期T:物体作简谐运动以完成完整振动所需的时间，单位为秒，秒，4)，周期与频率之间的关系，2，周期与频率，f=1/T，5)，周期越小，频率越大，运动越快。试一试，如图所示，它是一个在垂直方向振动的弹簧振动器，O是静止位置，当振动器被拉到较低的B位置时，它将从静止位置释放，振动器将在AB之间作简单的谐波运动，给你一个秒表，如何测量振动器的振动周期t？为了减少测量误差，使

8、用累积法测量振动器的振动周期T，即使用秒表测量次总振动的总时间T，周期为，T=t/n，周期和频率都反映振动速度，那么它们与什么因素有关？与振幅无关。自然周期和自然频率，周期和频率都反映了振动的速度，那么它们与什么因素有关呢？与振幅无关。与弹簧有关，刚度系数越大，周期越小。自然周期和自然频率，周期和频率都反映了振动的速度，那么它们与什么因素有关呢？与振荡器质量有关，质量越大，周期越长。结论：弹簧振子的周期由振动系统本身的质量和刚度系数决定，但与振幅无关，因此周期和频率通常称为自然周期和自然频率。实验结果：3 .振动周期与振动器的质量有关。当质量很小时，周期很小。2.振动周期与弹簧的刚度系数有关。

9、当刚度系数，3。简谐运动的能量，在做简谐运动时，尝试画物体的Ek-t、Ep-t和E-t图像。机械能、势能、动能、A、B、O和简谐运动的能量由刚度系数和振幅决定。刚度系数越大，振动能量越大。振幅越大，振动的能量就越大。例2是一个简单的谐波运动物体。当它每次经过相同的位置时，相同的物理量是()A:速度B:位移C:恢复力D:加速度，BCD，汇总，1。回复力：使振动物体回到平衡位置的力。2.简谐运动的回复力的特征：如果质点的回复力相同，在简谐运动中，动能和势能相互转化，但机械能的总量保持不变，即机械能守恒。当位移为负时，下列陈述是正确的：(A)速度必须为正，加速度必须为正，B)速度不得为正，但加速度必须为正，C)速度必须为负，加速度必须为正，D)速度不得为负，加速度必须为负，B)课堂练习，2)当弹簧振动器在垂直方向做简谐运动时，下列陈述是正确的，(A)振动器以相同速度振动时， 弹簧的长度必须相等，当B振动器从最低点移动到平衡位置时，弹簧的弹性总是做负功。 C型振动器在振动过程中的回复力由弹簧弹性和振动器重力的合力提供。系统的机械能必须守恒，CD，3。下面的陈述是正确的()，A等于振动器在平衡位置的动能B和弹簧在最大位移时的弹性势能C，这等于振动器的动