2.1 简谐运动 课件（20张PPT）

(共20张PPT)
2.1 简谐运动
第2章 机械振动
鲁科版 （2019） 选择性必修1
引入
0
直线运动
曲线运动
匀速直线运动
变速直线运动
匀变速直线运动
变加速直线运动
抛体运动
圆周运动
平抛运动
斜抛运动
匀速圆周运动
变速圆周运动
往复（来回）运动
机械振动
1
O
机械振动
1
1.2 特点:
①平衡位置：振动停止时物体所在的位置。
------“对称性”
②往复运动
------“周期性”
物体在某位置附近做往复运动,简称“振动”
1.1 定义:
平衡位置
1.3 条件
受到“回复力”的作用
机械振动
1
例题1：下列运动中属于机械振动的有 （ ）
A、树枝在风的作用下的运动；
B、竖直向上抛出的物体的运动；
C、说话时声带的振动；
D、爆炸声引起的窗扇的振动；
ACD
机械振动
1
1. 4 回复力
1.4.1 方向
始终（或者 总）指向平衡位置
1.4.2 作用效果
总是把转动物体偏离平衡位置时拉回平衡位置；
1.4.3 来源
物体几个力的合力；
物体几个力中某一个力；
物体几个力中某一个力的分力；
单摆
水面上下浮动的木塞
效果力
向心力
1.4.4 区别
回复力、向心力；合外力
直线式简谐运动：回复力就是合外力；
曲线式简谐运动：回复力是合外力的一个分力；
弹簧振子
简谐运动及其特征
2
①小球看成质点； ②忽略弹簧质量； ③忽略摩擦力 ；④不计振动能量损失；
2.1 定义
弹簧+小球
小球和弹簧所组成的系统。
2.2 条件(理想化)
振动物体的位移x：用从平衡位置指向物体所在位置的有向线段表示。
2.3 位移的定义
矢量
简谐运动
3
3.1 定义：
受力特征： 回复力满足F=-k·x
x 物体偏离平衡位置的位移；
k 简谐运动的比例系数；
- 表示回复力F始终与位移x方向相反；
与直线运动中定义不同；
不是弹簧的劲度系数；
物体所受回复力的大小跟位移大小成正比，并且总是指向平衡位置，则物体的运动叫做简谐运动。
3.2 特征：
简谐运动
3
运动特征： 加速度a=F/m
而F=-k·x
所以：a=-kx/m;
问题：简谐运动是匀变速运动吗？
位移方向始终与速度方向相反吗？相同吗？
加速度方向始终与速度方向相反吗？相同吗？
平衡位置
A1
A2
能量特征： 系统的动能和弹性势能相互转换，机械能守恒。
简谐运动
3
物理情境
时间对称 tOB＝tBO＝tOA＝tAO，tOD＝tDO＝tCO＝tOC，tDB＝tBD＝tAC＝tCA
速度
对称 (1)物体连续两次通过同一点(非最大位移的点，如图中的D点)的速度大小相等，方向相反
(2)物体经过关于O对称的两点(非最大位移的点，如图中的C点与D点)的速度大小相等，方向可能相同，也可能相反
动能
对称 (1)物体连续两次经过同一点(如图中的D点)的动能相等
(2)物体经过关于O点对称的两点(如图中的C与D两点)的动能相等
位移、回复力、
加速度对称 (1)物体连续两次经过同一点(如图中的D点)位移、回复力、加速度大小相等，方向相同
(2)物体经过关于O点对称的两点(如图中的C与D两点)的位移、回复力、加速度大小相等，方向相反
3.3 对称性
简谐运动
3
3.4 三个特殊位置
位移 回复力 加速度 速度
A
O
A‘
位置对应的是 瞬时 是状态量，空格中填写 最大（最小）、0等
简谐运动
3
振子运动 C→O O →B B→O O →C
位移x 向右、减小 向左、增大 向左、减小 向右、增大
回复力F 向左、减小 向右、增大 向右、减小 向左、增大
加速度a 向左、减小 向右、增大 向右、减小 向左、增大
速度v 向左、增大 向左、减小 向右、增大 向右、减小
动能Ek 增大 减小 增大 减小
弹性势能Ep 减小 增大 减小 增大
3.5 四个过程变化情况
简谐运动
3
4、远离平衡位置有什么特征？
位移方向（F、a）的转折点
速度方向的转折点
位移、速度方向相反
位移、速度方向相同
速度大小增大
速度大小减小
3.6 结论
1. 平衡位置是什么的转折点呢？
2、最大位移 是什么的转折点呢？
3、衡位置有什么特征？
简谐运动
3
3.7 竖直方向的弹簧振子
简谐运动
3
例题：一质量为m，侧面积为S的正方体木块，放在水面上静止(平衡)，如图所示。现用力向下将其压入水中一段深度后(未全部浸没)撤掉外力，木块在水面上下振动，试判断木块的振动是否为简谐运动。
习题讲解
4
课本P36---3. 【多选】关于简谐运动，下列说法正确的是（ ）
A. 物体所受的回复力始终指向平衡位置，方向不变；
B. 如果物体的速度越来越大，加速度一定越来越小；
C. 在恒力作用下，物体不可能做简谐运动；
D. 物体的加速度方向和速度方向有时相同，有时相反；
课本P36--- 4. 【多选】做简谐运动的弹簧振子，当它每次经过同一位置时，下列物理量相同的是（ ）
A. 速度　　 　B. 加速度　 　C. 动能　 　D. 动量
课本P36--- 5. 做简谐运动的物体，其加速度 a 随位移 x 变化的规律应是
课本P36--- 6. 某鱼漂的示意图如图所示，O、M、N 为鱼漂上的三个点。当鱼漂静止时， 水面恰好过点 O。用手将鱼漂向下压，使点 M 到达水面，松手后，鱼漂会 上下运动，上升到最高处时，点 N 到达水面。不考虑阻力的影响，下列说 法正确的是 （ ）
A. 鱼漂的运动是简谐运动；
B. 点 O 过水面时，鱼漂的速度最大；
C. 点 M 到达水面时，鱼漂具有向下的加速度 ；
D. 鱼漂由上往下运动时，速度越来越大；
习题讲解
4
备选 [多选]一弹簧振子振动过程中的某段时间内其加速度的值越来越小，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．振子的速度方向与回复力方向相反；
D．振子正在远离平衡位置；
习题讲解
4
AB
习题讲解
4
D
备选：如图所示，弹簧振子B上放一个物块A，在A与B一起做简谐运动的过程中，下列关于A受力的说法中正确的是(　　)
A．物块A受重力、支持力及弹簧对它的恒定的弹力；
B．物块A受重力、支持力及弹簧对它的大小和方向都随时间变化的弹力；
C．物块A受重力、支持力及B对它的恒定的摩擦力；
D．物块A受重力、支持力及B对它的大小和方向都随时间变化的摩擦力；
小结
5
机械振动
简谐运动
概念
运动条件
回复力
作用效果
来源
弹簧振子
理想化条件
动力学特征
简谐运动的特征及条件