物理选修3-4《简谐运动》课件

(共20张PPT)
简谐运动
第十一章 机械振动
加速度大小方向都不变的匀变速直线运动。（自由落体运动）
思考1：我们以前学过哪些运动形式？
加速度大小方向都不变的匀变速曲线运动。（平抛运动）
加速度大小不变方向改变的变加速曲线运动。（匀速圆周运动）
思考2：如果加速度大小和方向都改变，那么物体会做什么运动呢？
观察
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。
一、机械振动
（1）、围绕着“中心”位置(平衡位置）
（2）、“往复”运动
这些运动的共同特点是什么？
小球和弹簧所组成的系统称作弹簧振子。
2、理性化模型：
（1）不计阻力
（2）弹簧的质量与小球相比可以忽略。
1、概念：
二、弹簧振子——理想化模型
O
振子的位移x都是相对于平衡位置的位移，以平衡位置为坐标原点O，沿振动方向建立坐标轴。规定在O点右边时位移为正，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
（1）、频闪照相
图像绘制方法
三、弹簧振子的位移—时间图象
思考：如何理解这就是振子的位移时间图象
在弹簧振子的小球上安装一枝绘图笔，让一条纸带在与小球振动方向垂直的方向上匀速运动，笔在纸带上画出的就是小球的振动图象。
(3)、描图记录法
二、弹簧振子的位移—时间图象
体验：
一同学匀速拉动一张白纸，另一同学沿与纸运动方向相垂直方向用笔往复画线段，观察得到的图象
三、弹簧振子的位移—时间图象
这种记录振动的方法在实际中有很多应用。医院里的心电图及地震仪中绘制的地震曲线等，都是用类似的方法记录振动情况的。
心电图
1、定义：如果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（x—t图象）是一条正弦曲线，这样的振动叫做简谐运动。简谐运动是最简单、最基本的运动。
三、简谐运动及其图象
2、简谐运动的图象：
t
x
o
是一条（ ）曲线。
正弦或余弦
定义：
简谐运动的（位移—时间）图像称为振动图像；
意义：
反映振动质点相对平衡位置的位移x随时间t的变化规律。
判断：振动图像是振动质点的运动轨迹。
答：×，例如：弹簧振子的运动时的轨迹是一段直线，而不是正弦曲线。
注意：振动图象不是质点的运动轨迹，而是反映质点的位移随时间变化的规律；质点的位移随时间变化是不均匀的。
t
x
0
T/2
T
3T/4
T/4
思考：在上述振动图象中，某时刻质点的运动方向与位移方向的关系怎样？
位移为正，速度一定为正吗？
振子连续两次通过P位置，下列各量哪些是相同的？
位移（ ）
回复力（ ）
加速度（ ）
动能（ ）
势能（ ）
速率（ ）
速度（ ）
√
×
√
√
√
√
√
O
B
A
P
x
关于简谐运动下列说法正确的是（ ）
A、简谐运动一定是水平方向的运动
B、所有的振动都可以看成简谐运动
课 堂 练 习
C、物体做简谐运动时的运动轨迹一定是正弦曲线
D、只要振动图象是正弦曲线,物体一定做简谐运动
D
某一弹簧振子的振动图象如图所示，则由图象判断下列说法正确的是（ ）
A、振子偏离平衡位置的最大距离为10cm
B、1s到2s的时间内振子向平衡位置运动
C、2s时和3s时振子的位移相等，运动方向也相同
D、振子在2s内完成一次往复性运动
10
5
0
-5
-10
t/s
x/cm
1 2 3 4 5 6
AB
课 堂 练 习
t/s
O
3
-3
8
16
x/m
1、质点离开平衡位置的最大位移？
2、1s末、4s末、10s末质点位置在哪里？
3、1s末、6s末质点朝哪个方向运动？
课 堂 练 习
4、质点在6s末、14s末的位移是多少？
5、质点在4s、16s内通过的路程分别是多少？
小 结
1、机械振动：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。
平衡位置：振子原来静止时的位置
2、弹簧振子理性化模型：不计阻力、弹簧的质量与小球相比可以忽略。
3、简谐运动：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（x—t图象）是一条正弦曲线。
t
x
o