《云南孰山彝族自治县高中物理第十一章机械振动11_1简谐运动课件新人教版选修3_4》由会员分享,可在线阅读,更多相关《云南孰山彝族自治县高中物理第十一章机械振动11_1简谐运动课件新人教版选修3_4(26页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、第一节 简谐运动,学习目标 1.知道机械振动、平衡位置的概念 2了解弹簧振子这一物理模型 3了解简谐运动的特征 4理解简谐运动的振动图象为一正弦曲线,理解其物理意义,第十一章 机械振动,一、弹簧振子 1平衡位置:振子原来静止时的位置 2机械振动:振子在_附近的往复运动,简称振动 3弹簧振子:由_和_组成的系统,是一种理想模型 4振子模型:有水平弹簧振子和竖直弹簧振子如图所示,图甲中球与杆之间的摩擦可以_,且弹簧的质量与小球的质量相比可以_,平衡位置,小球,弹簧,忽略,忽略,判一判 1.(1)小鸟飞走后树枝的运动不是机械振动( ) (2)弹簧振子同质点一样都是理想模型( ) (3)平衡位置即速度
2、为零时的位置( ) 提示:(1) (2) (3),二、弹簧振子的位移时间图象 1建立坐标系:以小球的_为坐标原点,沿着_方向建立坐标轴小球在平衡位置_时它对平衡位置的位移为正,在_时为负(以水平弹簧振子为例) 2.位移时间图象:横坐标表示振子振动的_,纵坐标表示振子相对_的位移,如图所示,平衡位置,振动,右边,左边,时间,平衡位置,想一想 2.弹簧振子的位移时间图象是不是振子的运动轨迹? 提示:不是,弹簧振子的运动轨迹是一条直线.,三、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_函数的规律,即它的振动图象(xt图象)是一条正弦曲线,这样的振动叫做简谐运动 2特点:简谐运动是最简单
3、、最基本的_弹簧振子的运动就是_ 3简谐运动的图象:是一条正弦曲线,表示做简谐运动的质点_随时间变化的规律 4图象的应用:医院里的_、地震仪中绘制地震曲线的装置,正弦,振动,简谐运动,位移,心电图,想一想 3.在简谐运动中,弹簧振子的位移与机械运动中质点的位移有何不同? 提示:机械运动中的位移是从初位置到末位置的有向线段,在简谐运动中,振子的位移总是相对于平衡位置而言的,都是从平衡位置开始指向振子所在的位置.,弹簧振子与简谐运动特点,(4)三者关系 大小变化关系:位移变大,加速度变大,速度变小;反之,位移变小,加速度变小,速度变大 是否唯一性关系:位移确定,加速度唯一确定,而速度(方向)不能唯
4、一确定;速度确定(最大除外),位移和加速度的大小唯一确定,但方向不能唯一确定 特别提醒:弹簧振子在运动过程中,振子所受到的弹力随位移的变化而变化,所以振子受到的弹力是变力,弹簧振子的运动是变加速运动,切不可作为匀变速运动处理,一弹簧振子做简谐运动,下列说法中正确的是( ) A若位移为负值,则速度一定为正值,加速度也一定为正值 B振子通过平衡位置时,速度为零,加速度最大 C振子每次经过平衡位置时,加速度相同,速度也一定相同 D振子每次通过同一位置时,其速度不一定相同,但加速度一定相同 思路探究 (1)简谐运动的位移是如何规定的? (2)位移的方向与加速度的方向有何关系? (3)振动过程中,振子经
5、过同一位置哪些量相同,哪些量不同?,D,规律总结 (1)振子的位移方向与加速度方向一定相反 (2)除最大位移外,振子连续两次经过同一位置时,位移的方向是一定的,而速度却有两个相反方向,1形状:正(余)弦曲线 2物理意义:表示振动的质点在不同时刻偏离平衡位置的位移,是位移随时间的变化规律 3获取信息 (1)可直接读出振子在某一时刻相对于平衡位置的位移大小 (2)从振动图象上可直接读出正(负)位移的最大值 (3)可判断某一时刻振动物体的速度方向和加速度方向,以及它们的大小和变化趋势 特别提醒:振动图象描述的是振动质点的位移随时间的变化关系,而非质点运动的轨迹,简谐运动的图象(xt图象),如图所示为
6、某物体做简谐运动的图象,下列说法中正确的是( ) A由PQ,位移在增大 B由PQ,速度在增大 C由MN,位移先减小后增大 D由MN,位移始终减小 思路探究 (1)由图象分析:P、Q哪点离平衡位置近?M、N哪点离平衡位置近? (2)质点远离平衡位置时,位移、速度如何变化?质点靠近平衡位置时,位移、速度如何变化?,AC,解析 由PQ,位置坐标越来越大,质点远离平衡位置运动,位移在增大而速度在减小,选项A正确,选项B错误;由MN,质点先向平衡位置运动,经平衡位置后又远离平衡位置,因而位移先减小后增大,选项C正确,选项D错误 借题发挥 应用简谐运动的图象 (1)可以从图象中直接读出某时刻质点的位移大小
7、和方向、速度方向、质点的最大位移; (2)也可比较不同时刻质点位移的大小、速度的大小; (3)还可以预测一段时间后质点位于平衡位置的正向或负向,质点位移的大小与方向,速度的方向和大小的变化趋势,简谐运动的对称性,2速度的对称 (1)物体连续两次经过同一点(如D点)的速度大小相等,方向相反 (2)物体经过关于O点对称的两点(如C与D)的速度大小相等,方向可能相同,也可能相反 3位移和加速度的对称 (1)物体经过同一点(如C点)时,位移和加速度均相同 (2)物体经过关于O点对称的两点(如C与D)时,位移与加速度均是大小相等,方向相反,特别提醒:物体做简谐运动时,经过同一点或对称点时,位移、速度、加
8、速度是否相同,关键看方向经过同一点时,位移和加速度一定相同,但速度不一定相同,经过对称点时,位移、加速度大小相等,方向相反,但速度既有可能相同,也有可能大小相等,方向相反,如图所示,一个做简谐运动的质点,先后以同样的速度通过相距10 cm的A、B两点,历时0.5 s,过B点后再经过t0.5 s,质点以大小相等、方 向相反的速度再次通过B点,则质点从离开O点到再次回到O点历时(O点为AB的中点)( ) A0.5 s B1.0 s C2.0 s D4.0 s 思路探究 (1)质点从A点向右运动到平衡位置的时间tAO与从平衡位置向右运动到B点的时间tOB有什么关系? (2)质点从B点运动到D点的时间
9、tBD与从D点运动到B点的时间tDB有什么关系?,B,规律总结 应用简谐运动的对称性来解题会使问题处理起来快捷而方便,有时有些诸如质点的实际振动问题就必须利用对称性来解决,易错辨析对简谐运动中平衡位置的理解 范例 弹簧上端固定在O点,下端连接一小球,组成一个振动系统,如图所示,用手向下拉一小段距离后释放小球,小球便上下振动起来,下列说法正确的是( ) A小球运动的最低点为平衡位置 B弹簧原长时的位置为平衡位置 C小球运动速度为零的位置为平衡位置 D小球原来静止时的位置为平衡位置,D,错因分析 简谐运动中的平衡位置是物体静止时所处的位置,易误认为物体在平衡位置时速度为零,而错选C. 解析 平衡位置是指振子处于平衡状态时所处的位置,故D选项正确 真知灼见 平衡位置是指原来静止时的位置,而并非运动过程中速度为零的位置,在运动过程中,物体到达平衡位置时,具有最大速度平衡位置一定是受力平衡的位置,THANKS,