简谐运动——邱靖.ppt

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1、11.1 11.1 简谐运动简谐运动 物体在平衡位置附近所做的往复运动叫做机械物体在平衡位置附近所做的往复运动叫做机械振动，简称振动。振动，简称振动。一、机械振动一、机械振动 物体在物体在平衡位置平衡位置附近所做的往复运动附近所做的往复运动叫做叫做机械振动机械振动，简称，简称振动振动。O（1）平衡位置）平衡位置：物体原来静止的位置。：物体原来静止的位置。OO分析说明：分析说明：回复力的作用是使物体回到平衡位置，是以回复力的作用是使物体回到平衡位置，是以效果命名的；它可以是某一个力，也可以是某效果命名的；它可以是某一个力，也可以是某几个力的合力，还可以是某个力的分力。几个力的合力，还可以是某个力

2、的分力。（2）回复力）回复力：物体离开平衡位置时：物体离开平衡位置时受到的指向平衡位置的合力。受到的指向平衡位置的合力。思考：思考：物体为什么会做这样的运动？物体为什么会做这样的运动？1 1.定义：定义：物体在与位移大小成正比、方向总是指物体在与位移大小成正比、方向总是指向平衡位置的回复力作用下的振动叫向平衡位置的回复力作用下的振动叫简谐运动简谐运动。二、简谐运动二、简谐运动即：即：位移位移x：指物体相对于平衡位置的位移。指物体相对于平衡位置的位移。（即初位置为平衡位置）（即初位置为平衡位置）k：比例系数比例系数“-”表示回复力与位移方向相反。表示回复力与位移方向相反。简谐运动简谐运动OA=O

3、B2.2.描述简谐运动的物理量描述简谐运动的物理量（1 1）振幅）振幅A振动物体离开平衡位置的振动物体离开平衡位置的最大距离。最大距离。是标量是标量物理意义：描述振动强弱的物理量物理意义：描述振动强弱的物理量振幅的两倍（振幅的两倍（2A2A）表示振动物体运动范围）表示振动物体运动范围OAB除了除了回复力回复力、位移位移、速度速度、加速度加速度外，还有：外，还有：描述振动快慢的物理量描述振动快慢的物理量一次全振动：一次全振动：振动物体从某一初始状态开始，振动物体从某一初始状态开始，再次回到初始状态（即位移、速度均与初态完再次回到初始状态（即位移、速度均与初态完全相同）所经历的过程。全相同）所经历

4、的过程。频率频率f：单位时间内完成全振动的次数单位时间内完成全振动的次数3.3.描述简谐运动的物理量描述简谐运动的物理量（2 2）周期和频率）周期和频率周期周期T：振子完成振子完成一次全振动一次全振动所需要的时间所需要的时间O OA AB BC CD D周期与频率的关系：周期与频率的关系：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？二、弹簧振子理想化模型 振子的位移振子的位移x x都是都是相对于平衡位置相对于平衡位置的位移，以平衡位的位移，以平衡位置为坐标原点置为坐标原点O O，沿振动方向建立坐标轴。规定在，沿振动方向建立坐标轴。规定在O O点右点右边时位移为正，在左边

5、时位移为负。边时位移为正，在左边时位移为负。三、弹簧振子的位移时间图象O 研究弹簧振子的运动研究弹簧振子的运动（1 1）、频闪照相）、频闪照相 图像绘制方法图像绘制方法三、弹簧振子的位移时间图象思考：思考：如何理解这就是振子的位移时间图象如何理解这就是振子的位移时间图象?也可以用数码照相机拍摄竖直方向弹簧振子的也可以用数码照相机拍摄竖直方向弹簧振子的运动录像，得到分帧照片，依次排列得到图象。运动录像，得到分帧照片，依次排列得到图象。做一做做一做（2 2）、用运动传感器测量垂直悬挂弹簧振子）、用运动传感器测量垂直悬挂弹簧振子的运动的运动体验：体验：一同学匀速拉动一张白纸，另一同学沿与一同学匀速拉

6、动一张白纸，另一同学沿与纸运动方向相垂直方向用笔往复画线段，观察纸运动方向相垂直方向用笔往复画线段，观察得到的图象得到的图象拓展拓展 旋旋 转转 矢矢 量量 动画演示：简谐与圆周运动等效动画演示：简谐与圆周运动等效振幅振幅圆频率圆频率相位相位初相位初相位四、简谐运动的表达式四、简谐运动的表达式t/st/sO O3 3-3-38 81616x/mx/m1 1、质点离开平衡位置的最大位移？、质点离开平衡位置的最大位移？2 2、1s1s末、末、4s4s末、末、10s10s末质点位置在哪里？末质点位置在哪里？3 3、1s1s末、末、6s6s末质点朝哪个方向运动？末质点朝哪个方向运动？课 堂 练 习4

7、4、质点在、质点在6s6s末、末、14s14s末的位移是多少？末的位移是多少？5 5、质点在、质点在4s4s、16s16s内通过的路程分别是多少？内通过的路程分别是多少？下图是甲乙两弹簧振子的下图是甲乙两弹簧振子的 x t 图象，两图象，两振动振幅之比为振动振幅之比为_，频率之比为，频率之比为_ _，甲和乙的相差为甲和乙的相差为_ _。2121 1111 练习练习1：问题：单摆振动是简谐运动吗？问题：单摆振动是简谐运动吗？如何验证？如何验证？方法一：从单摆的振动图象判断方法一：从单摆的振动图象判断方法二：从单摆的受力特征判断方法二：从单摆的受力特征判断4.单摆振动性质的探究单摆振动性质的探究结

8、论：结论：在摆角在摆角 较小时单摆的振动是简谐运动。较小时单摆的振动是简谐运动。小 结1 1、机械振动：、机械振动：物体在平衡位置（中心位置）两物体在平衡位置（中心位置）两侧附近所做往复运动。通常简称为振动。侧附近所做往复运动。通常简称为振动。平衡位置：振子原来静止时的位置平衡位置：振子原来静止时的位置2 2、弹簧振子、弹簧振子理性化模型：不计阻力、弹簧的质理性化模型：不计阻力、弹簧的质量与小球相比可以忽略。量与小球相比可以忽略。3 3、简谐运动：、简谐运动：质点的位移与时间的关系遵从正质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图象（弦函数的规律，即它的振动图象（x xt t图象）是图象）是一条正弦曲线。一条正弦曲线。txo