选修3-4简谐运动课件

1、第一节第一节复习回顾高中阶段我们学过的高中阶段我们学过的运动形式运动形式有哪些有哪些? ?提示：按运动轨迹分类提示：按运动轨迹分类直线运动直线运动曲线运动曲线运动匀速直线运动匀速直线运动变速直线运动变速直线运动匀变速直线运动匀变速直线运动变加速直线运动变加速直线运动抛体运动抛体运动圆周运动圆周运动平抛运动平抛运动 类平抛运动类平抛运动斜抛运动斜抛运动匀速圆周运动匀速圆周运动变速圆周运动变速圆周运动生活中除这些运动外，常见的运动还有：生活中除这些运动外，常见的运动还有：小鸟小鸟飞飞离离树枝树枝后后树树枝的枝的颤动颤动被手拨动的被手拨动的弹簧片弹簧片左右左右往复运动往复运动小孩荡秋小孩荡秋千的运动

2、千的运动摆钟在最低摆钟在最低点附近的往点附近的往复运动复运动这些运动有什么共同特点？这些运动有什么共同特点？1. 特点：物体（或物体的一部分）在平衡特点：物体（或物体的一部分）在平衡位置附近做往复运动。位置附近做往复运动。我们把这类运动叫做机械振动。简称振动。一、机械振动一、机械振动平衡位置：平衡位置：振子原来静止时的振子原来静止时的位置位置。机械振动的主要特征机械振动的主要特征是：是：“空间运动空间运动”的往复性和的往复性和“时间时间”上的周期性。上的周期性。（即物体在没有振动时所（即物体在没有振动时所处处的位置）的位置）回复力回复力F：3、振动产生的原因是什么呢？、振动产生的原因是什么呢？

3、物体在振动方向（即速度方向）的合力或分力物体在振动方向（即速度方向）的合力或分力可见，回复力是效果力！位位移移注：注：在机械振动中我们说的在机械振动中我们说的位移起点位移起点都在都在平衡位置平衡位置最简单、最基本的振动叫简谐振动二、简谐运动二、简谐运动1.1.定义：如果物体所受的定义：如果物体所受的回复力与位移大小成正比回复力与位移大小成正比，方向方向与位移与位移相反，相反，物体的振动就是简谐运动。物体的振动就是简谐运动。2.2.特点特点 mkxa动力学特点：F=KX（式中K为常数）运动学特点：3.3.判断机械振动是否是简谐运动的方法判断机械振动是否是简谐运动的方法：（1 1）找振动物体的平衡

4、位置（确定位移）找振动物体的平衡位置（确定位移）（2 2）列出物体的位移为）列出物体的位移为X X时回复力的表达式时回复力的表达式（3 3）判断回复力是否满足）判断回复力是否满足F=-kx； (2)(2)条件条件 ：小球看成质点小球看成质点 忽略弹簧质量忽略弹簧质量 忽略摩擦力忽略摩擦力 (1)(1)定义定义: :小球和弹簧所组成的系统小球和弹簧所组成的系统. .理想化模型理想化模型弹簧弹簧+ +小球小球4 4、弹簧振子、弹簧振子思考：思考：弹簧振子的振动是否是简谐运动呢？弹簧振子的振动是否是简谐运动呢？X（3 3）探究回复力与位移关系）探究回复力与位移关系设弹簧的劲度系数为设弹簧的劲度系数为

5、K K，振子振，振子振动到任意位置动到任意位置A A的位移为的位移为X X，规定，规定F F的方向为正方向，则：的方向为正方向，则：F F=K K（X X）=KXKX所以，弹簧振子是简谐运动所以，弹簧振子是简谐运动 证明：竖直悬挂的弹簧振子在竖直方向的振动也是简谐运动。证明：竖直悬挂的弹簧振子在竖直方向的振动也是简谐运动。证明步骤：证明步骤：1 1、找平衡位置、找平衡位置2 2、找回复力式、找回复力式 3 3、找、找F=F=kxkx1、振幅、振幅A：振动物体离开平衡位置的最大距：振动物体离开平衡位置的最大距离离（标量）（标量）.三、描述简谐振动的物理量三、描述简谐振动的物理量2、周期、周期(T

6、)和频率和频率(f)： 1fT3、回复力：使振动物体返回平衡位置的力，、回复力：使振动物体返回平衡位置的力，它的方向总是指向平衡位置。它的方向总是指向平衡位置。 4、全振动：振动物体往复运动一周后，一切、全振动：振动物体往复运动一周后，一切运动量（速度、位移、加速度、动量等）及回运动量（速度、位移、加速度、动量等）及回复力的大小和方向都跟开始时的完全一样，这复力的大小和方向都跟开始时的完全一样，这就算是振动物体做了一次全振动。就算是振动物体做了一次全振动。例例1、如图弹簧振子在、如图弹簧振子在BC间作简谐运动，间作简谐运动，为平衡为平衡位置，位置，BC间距离是间距离是10 cm ，从，从到到运

7、动时间是运动时间是s，则（，则（ ） 从从振子完成一个全振动振子完成一个全振动 振动周期是振动周期是s，振幅是，振幅是10 cm 经过两次全振动，通过的路程是经过两次全振动，通过的路程是20 cm 从从开始经过开始经过s，振子通过的路程是，振子通过的路程是50 cmD例例2、一弹簧振子周期为一弹簧振子周期为s，当它从平衡位，当它从平衡位置向右运动了置向右运动了1.8 s时，其运动情况是（时，其运动情况是（ ） 向右减速向右减速 向右加速向右加速 向左减速向左减速 向左加速向左加速B例例3、一质点做简谐运动，在一质点做简谐运动，在t1和和t2两个时刻加两个时刻加速度相同，则在这两个时刻，下列物理

8、量一定速度相同，则在这两个时刻，下列物理量一定相同的是相同的是 （ ）A、 位移位移 B、 速度速度 C、 动量动量 D、 回复力回复力AD四、四、简谐运动的能量：简谐运动的能量： 简谐运动中动能和势能相互转换，总的简谐运动中动能和势能相互转换，总的机械能保持守恒。机械能保持守恒。在平衡位置动能最大，势在平衡位置动能最大，势能最小。能最小。练习练习1、简谐运动属下列哪一种运动？（简谐运动属下列哪一种运动？（ ） 匀速直线运动匀速直线运动 匀变速直线运动匀变速直线运动 匀变速曲线运动匀变速曲线运动 加速度改变的变速运动加速度改变的变速运动D思考与研讨思考与研讨 练习练习3、一个质点在平衡位置附近做简谐振一个质点在平衡位置附近做简谐振动动,在图的在图的4个函数图像中个函数图像中,正确表达加速度正确表达加速度a与与对平衡位置的位移对平衡位置的位移x的关系应是的关系应是( ).D练习练习5、如图所示，一弹簧振子在振动过程中，、如图所示