11.1-简谐振动(课件)

1、复习回顾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第十一章第十一章 机械振动机械振动11.1 简谐振动简谐振动思考思考: :这些物体的运动有什么特点这些物体的运动有什么特点? ?往复性往复性有一个中心位置有一个中心位置(平衡位置平衡位置)尝试再举一些例子？尝试再举一些例子？一

2、、机械振动一、机械振动 1、定义：、定义：物体在物体在平衡位置平衡位置附近所做的附近所做的往复往复运动运动，叫做，叫做机械振动机械振动通常简称通常简称振动振动2.特点特点:(1)平衡位置平衡位置振动停止时物体所在的位置振动停止时物体所在的位置.-“对称性对称性”(2)往复运动往复运动 -“周期性周期性”定义定义:小球和弹簧小球和弹簧所组成的所组成的系统系统.弹簧弹簧+ +小球小球二、弹簧振子典型模型典型模型弹簧振子弹簧振子思考：现实中小球能否一直运动下去？思考：现实中小球能否一直运动下去？ 条件条件(理想化理想化) ： 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

3、思考思考：振子的运动是怎样一种运动呢？振子的运动是怎样一种运动呢？定义定义:小球和弹簧小球和弹簧所组成的所组成的系统系统.理想化模型理想化模型弹簧弹簧+ +小球小球二、弹簧振子试一试试一试l同桌配合，一同学扶住纸张，另一同学用同桌配合，一同学扶住纸张，另一同学用笔模拟弹簧振子的振动，在纸上画出振子笔模拟弹簧振子的振动，在纸上画出振子的运动轨迹。的运动轨迹。l思考：是匀速直线运动吗？思考：是匀速直线运动吗？l如何体现位移随时间的变化呢？如何体现位移随时间的变化呢？三、振动图像三、振动图像 (位移位移-时间图象时间图象)1、位移、位移x:振动物体的振动物体的位移位移x用用从从平衡位平衡位置置指向指

4、向物体所在位置的有向线段物体所在位置的有向线段表示表示. 如图示，是振子在如图示，是振子在A、B位置的位移位置的位移xA和和xB 坐标原点坐标原点0平衡位置平衡位置横坐标横坐标t振动时间振动时间纵坐标纵坐标x振子偏离平衡位置的位移振子偏离平衡位置的位移注意：规定在注意：规定在0点右边时位移为正，左边时位移为负点右边时位移为正，左边时位移为负.2、画法、画法:第一个第一个1/2周期：周期： 时间时间t(s)0t02t03t04t05t06t0位移位移x(cm）-20.0-17.8-10.10.110.317.720.0第二个第二个1/2周期：周期：时间时间 t(s)6t07t08t09t010t

5、011t012t0位移位移 x(cm)20.017.710.30.1-10.1-17.8-20.0(1)描点法描点法2、画法、画法:如如何何改改进？进？如图是弹簧振子的如图是弹簧振子的频闪照片频闪照片。频闪仪每隔频闪仪每隔固定固定时间时间闪光一次，闪光一次，闪光的瞬间振子被照亮，拍摄闪光的瞬间振子被照亮，拍摄时底片从下向上时底片从下向上匀速匀速运动，因运动，因此在底片上留下了小球和弹簧此在底片上留下了小球和弹簧的一系列的像，相邻两个像之的一系列的像，相邻两个像之间相隔间相隔相等相等时间时间。 四、简谐运动四、简谐运动1、定义：、定义： 质点的位移与时间的关系遵从质点的位移与时间的关系遵从正弦函

6、数正弦函数的规律的规律，即它的振动图像（，即它的振动图像（x-t图像）是一条图像）是一条正弦曲线，这样的振动叫做正弦曲线，这样的振动叫做简谐运动简谐运动.如：弹簧振子的运动等。如：弹簧振子的运动等。简谐运动是最简单、最基本的振动。简谐运动是最简单、最基本的振动。 2、振动图象、振动图象(x-t图象图象)横坐标横坐标时间；纵坐标时间；纵坐标偏离平衡位置的位移偏离平衡位置的位移振动图象是一条正弦曲线振动图象是一条正弦曲线. .类似应用类似应用绘制地震曲线的装置绘制地震曲线的装置思考思考1、简谐运动的图象就是物体的、简谐运动的图象就是物体的运动轨迹吗？运动轨迹吗？2、由简谐运动的图象判断简谐、由简谐

7、运动的图象判断简谐运动属于哪一种运动？运动属于哪一种运动？变加速直线运动变加速直线运动 回复力回复力 回复力是指振动物体所受的总是指向平回复力是指振动物体所受的总是指向平衡位置的合外力衡位置的合外力 .kxF回复力的公式为回复力的公式为kxF(胡克定律)k -弹簧的劲度系数弹簧的劲度系数(常量常量)x 形变量形变量大小大小:OB 偏离平衡位置的位移偏离平衡位置的位移说明：说明：1. “-”1. “-”表示回复力方向始终与位移方向相反。表示回复力方向始终与位移方向相反。2.2.回复力是根据力的作用效果命名的，类似于向心力回复力是根据力的作用效果命名的，类似于向心力3.3.回复力的方向是回复力的方

8、向是“指向平衡位置指向平衡位置”。 如图所示，某一时刻弹簧振子的小球运动如图所示，某一时刻弹簧振子的小球运动到平衡位置右侧，距平衡位置到平衡位置右侧，距平衡位置O O点点3cm3cm处的处的B B点，点，已知小球的质量为已知小球的质量为1kg1kg，小球离开平衡位置的，小球离开平衡位置的最大距离为最大距离为5cm5cm，弹簧的劲度系数为，弹簧的劲度系数为200N/m200N/m，求：求：（1 1）最大回复力的大小是多少？）最大回复力的大小是多少？（2 2）在）在B B点时小球受到的回复力的大小和方向？点时小球受到的回复力的大小和方向？（3 3）此时小球的加速度大小和方向？）此时小球的加速度大小

9、和方向？（4 4）小球的运动方向怎样？）小球的运动方向怎样？思考思考OB BBO O CC O OOB位移位移x大小 方向 回复力回复力F F大小 方向 加速度加速度a a大小 方向 速度速度v v大小 方向 OC最大最大向右向右向左向左向右向右最大最大向左向左最大最大向右向右0减小减小增大增大减小减小向左向左减小减小减小减小增大增大向右向右向右向右向右向右000最大最大向右向右增大增大增大增大向左向左向右向右增大增大向左向左减小减小向右向右最大最大向右向右最大最大向左向左最大最大向左向左0减小减小向右向右减小减小减小减小向左向左向左向左增大增大向左向左000最大最大向左向左增大增大增大增大向右向右向左向左振振物理量物理量变变化化规规律律子子位位置置简谐运动中振子的受力及运动情况分析简谐运动中振子的受力及运动情况分析一、机械振动：一、机械振动： 1.定义定义:物体在平衡位置附近所做的往复运动物体在平衡位置附近所做的往复运动. 2.特点特点: 对称性对称性; 周期性周期性.二、弹簧振子模型：二、弹簧振子模型： 1.小球看成质点小球看成质点; 2.忽略弹簧质量忽略弹簧质量; 3.忽略摩忽略摩