高一物课件课件第七章 机械振动　第一节 简谐运动.ppt

1,第九章 机械振动,第一节 简谐运动,2,学习目的,（1）了解什么是机械振动 （2）掌握简谐运动回复力的特征 （3）掌握在一次全振动过程中回复力、加速度、速度随偏离平衡位置的位移变化的规律,3,问题探究,我们学习机械运动的规律，是从简单到复杂：匀速运动、匀变速直线运动、平抛运动、匀速圆周运动，今天学习一种更复杂的运动简谐运动。 1机械振动 思考： 振动是自然界中普遍存在的一种运动形式，请举例说明什么样的运动就是振动？ 微风中树枝的颤动、心脏的跳动、钟摆的摆动、声带的振动这些物体的运动都是振动。请同学们观察几个振动的实验，注意边看边想：物体振动时有什么特征？,4,演示实验如图所示： （1）一端固定的钢板尺见图1（a） （2）单摆见图1（b） （3）弹簧振子见图1（c）（d） （4）穿在橡皮绳上的塑料球见图1（e）,思考：这些物体的运动各不相同：运动轨迹是直线的、曲线的；运动方向水平的、竖直的；物体各部分运动情况相同的、不同的它们的运动有什么共同特征？ 归纳：物体振动时有一中心位置，物体（或物体的一部分）在中心位置两侧做往复运动，振动是机械振动的简称。,1。机械振动 物体（或物体的一部分）在某一中心位置两侧所做的往复运动，叫机械运动,5,2简谐运动,简谐运动是一种最简单、最基本的振动，我们以弹簧振子为例学习简谐运动。,（1）弹簧振子 演示实验 弹簧振子的振动 讨论: a滑块的运动是平动，可以看作质点 b弹簧的质量远远小于滑块的质量，可以忽略不计 一个轻质弹簧联接一个质点，弹簧的另一端固定，就构成了一个弹簧振子 c滑块放在光滑的水平面上阻力很小的振动。我们研究在没有阻力的理想条件下弹簧振子的运动。,6,（1）弹簧振子演示实验,7,（2）弹簧振子为什么会振动？ 当把振子从它静止的位置O拉开一小段距离到B再放开后，它为什么会在BOC之间振动呢？请同学们运用已学过的力学知识认真分析、思考。 分析振子受力及从BOCOB的运动情况，突出弹力方向及在O点振子由于惯性继续运动。 由上述分析可知，物体做机械振动时，一定受到指向中心位置的力，这个力的作用总能使物体回到中心位置，这个力叫回复力，回复力是根据力的效果命名的，对于弹簧振子，它是弹力。 回复力可以是弹力，或其它的力，或几个力的合力，或某个力的分力。 在O点，回复力是零，叫振动的平衡位置。,？,8,弹簧振子在振动过程中，回复力的大小和方向与振子偏离平衡位置的位移有直接关系。在研究机械振动时，我们把偏离平衡位置的位移简称为位移（见图3）。 讨论: 振子从B运动到E时，位移大小为|OE|，方向向右 振子从C运动到D时，位移大小为|OD|，方向向左 振子运动到O时，位移为零 位移可以用振子坐标x来表示,（3）简谐运动的特征,9,弹簧振子振动时，回复力与位移是什么关系？ 归纳 根据胡克定律，弹簧振子的回复力与位移成正比，与位移方向相反。 回复力具有这种特征的振动叫简谐运动。 F=-kx 式中F为回复力；x为偏离平衡位置的位移；k是常数，对于弹簧振子，k是劲度系数，对于其它物体的简谐运动，k是别的常数；负号表示回复力与位移的方向总相反。 弹簧振子的振动只是简谐运动的一种。,10,3在一次全振动中，相关物理量的变化规律。,11,当振子从BOCOB时，就完成了一次全振动，以后振子会重复上述过程。 （1）位移的变化 （2）回复力的变化 当位移x变化时，回复力F如何变化？ 根据简谐运动的特征，F与x成正比变化，且方向相反 （3）加速度a的变化 当回复力F变化时，加速度a如何变化 根据牛顿第二定律，a与F成正比，且方向相同。 （4）速度v的变化 讨论 BO，振子怎么运动？ 加速度变小的加速运动，速度v变大，O处速度最大 OC，振子做什运动？ 加速度变大的减速运动，速度v变小，C处速度为零,3在一次全振动中， 相关物理量的变化规律。,12,1机械振动是一种很普遍的运动形式，大至地壳的振动，小至分子、原子的振动。振动的特征是在中心位置两侧往复运动。 2为了研究简谐运动，：从最简单、最基本的情况入手，抓住影响运动的主要因素，建立了理想化的物理模型弹簧振子，并且研究了弹簧振子在无阻力的理想条件下的运动问题，理想化是研究物理问题常用的方法之一。 3简谐运动是一种简单的、基本的振动，许多物体的微小振动都可以看作是简谐运动，复杂的振动可以看作简谐运动的叠加，它的特征是：回复力与偏离平衡位置的位移成正比。 4简谐运动是一种变加速运动。,课堂小结,13,课堂练习,1一弹簧振子振动过程中的某段时间内其加速度数值越来越大，则在这段时间内 A振子的速度越来越大 B振子正在向平衡位置运动 C振子的速度方向与加速度方向一致 D以上说法都不正确,D,14,2做简谐运动的物体，当物体的位移为负值时，下面说法正确的是 A速度一定为正值，加速度一定为负值 B速度一定为负值，加速度一定为正值 C速度不一定为正值，加速度一定为正值 D速度不一定为负值，加速度一定为正值 3小球做简谐运动，则下述说法正确的是 A小球所受的回复力大小与位移成正比，方向相反 B小球的加速度大小与位移成正比，方向相反 C小球的速度大小与位移成正比，方向相反 D小球速度的大小与位移成正比，方向可能相同也可能相反,C D,A B,？,15,4做简谐运动的弹簧振子，下述说法中正确的是 A振子通过平衡位置时，速度最大 B振子在最大位移处时，加速度最大 C振子在连续两次通过同一位置时，位移相同 D振子连续两次通过同一位置时，动能相同，动量相同 5一弹簧振子作简谐运动，下列说法中正确的有 A若位移为负值，则速度一定为正值，加速度也