2.1 简谐运动 (共18张PPT) 课件 2024-2025学年高二物理鲁科版（2019）选择性必修第一册

(共18张PPT)
第二章 机械振动
第1节 简谐运动
学习目标
1.认识机械振动,会判断什么样的运动是机械振动。
2.认识弹簧振子,体会建立理想模型的方法;会判断振子在振动过程中的位移、速度、加速度的变化规律。
3. 掌握简谐运动运动学和能量特性
微风吹过，树上的枝条来回摇摆；轻轻一推，有趣的秋千来回振荡，生活中这些常见运动有什么共同的特点？
这些运动的共同特点是什么？
1.机械振动：物体或物体的一部分在某一位置附近的往复运动称为机械振动，简称振动。
（1）围绕着“中心”位置
（2）“往复”运动
“中心位置”——不振动时静止的位置，即平衡位置
“往复”意味着具有“周期性”
2.平衡位置：物体所受合力为0的位置。一般指物体没有振动时静止的位置。
一、机械振动
振动的音叉
抖动的蜜蜂翅膀
振动的琴弦
一切发声的物体都在振动。机械振动是一种常见的运动。
机械振动是如何产生的？
演奏前，琴弦所受合力为0, 静止于平衡位置。演奏时拨动琴弦，使其偏离平衡位置。由于形变，琴弦产生一个指向平衡位置的弹力。
只要琴弦偏离平衡位置，它总会受到指向平衡位置的弹力。这种总是指向平衡位置的力称为回复力。
正是回复力的作用，使琴弦来回振动。
3.回复力：总是指向平衡位置的力
理解：回复力可由振动物体受到的某一个力来提供，也可由振动物体受到的几个力的合力来提供。回复力是产生振动的条件，它使物体总是在平衡位置附近振动。平衡位置是指物体所受回复力为0的位置。
下列日常生活常见的情形中，不属于机械振动的是
A水中浮标上下浮动
B.秋千的摆动
C.琴弦的振动
D.表针沿表盘转动
√
如图把一个有孔小球连接在弹簧一端，弹簧的另一端固定，小球套在光滑的杆上，能够自由滑动。弹簧的质量与小球相比可以忽略。小球运动时空气阻力很小，也可以忽略。弹簧未形变时，小球所受合力为0，处于平衡位置。把小球拉向右方，然后放开，它就在平衡位置附近运动起来。
我们发现小球与弹簧组成的系统的运动，属于机械振动。
轻质弹簧的一端固定，另一端连接一个物体（可视为质点），这样构成的系统称作弹簧振子，有时也把这样的一个物体称做弹簧振子或简称振子。
2.理想化模型：
（1）不计阻力
（2）弹簧的质量与物体相比可以忽略。
1.弹簧振子：
二、简谐运动及其特征
3 . 振子平衡位置的理解：
（1）振子的平衡位置不一定是弹簧的原长；
（2）位于平衡位置时，小球所受合力为0；
（3）经过平衡位置时，小球速度最快。
O
A
B
C
D
O
A
B
C
D
O
A
B
C
D
O
A
B
C
D
O
A
B
C
D
O
A
B
C
D
O
A
B
C
D
O
B
C
D
A
x
x
x
x
x
x
F
F
F
F
F
F
受力特征：合力始终指向平衡位置，大小与位移成正比，方向相反。
位移特点：位移的方向始终背离平衡位置
F合= -kx
4.简谐运动的大小：
弹簧的劲度系数(常量）
离开平衡位置的位移
如果物体在运动方向上所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成正比，并且总是指向平衡位置（即与位移方向相反），质点的运动就是简谐运动。
3.简谐运动的动力学特点
，即简谐运动的加速度的大小与位移大小成正比，方向与位移方向相反。
x
v
F、a
动能
势能
A
A-O
O
O-B
B
向左最大
向左减小
向右最大
向右最大
0
向右最大
向右增大
向右减小
0
0
向右增大
向右减小
向左增大
0
向左最大
0
增大
最大
减小
0
最大
减小
0
增大
最大
A
B
O
最大位移处
x、F、a、Ep最大，v=0，Ek=0
平衡位置处
x=0、F=0、a=0、Ep最小，v、Ek最大
5.小球简谐运动情况记录表:
(1)简谐运动就是指弹簧振子的运动。( )
(2)只要有弹簧、物体就可以组成弹簧振子。( )
(3)机械振动是物体在平衡位置附近所做的往复运动。( )
(4)在F=-kx中,负号表示回复力是总是小于零的力。 ( )
(5)弹簧振子位移最大时,动能也最大。 ( )
(6)水平弹簧振子运动到平衡位置时,回复力为零,因此能量一定为零。( )
答案 (1)× (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)×
2.一弹簧振子做简谐运动，下列说法正确的是（ ）
A.若位移为负值，则速度一定为正值，加速度也一定为正值
B.物体每次经过平衡位置时，加速度相同，速度也一定相同
C.物体每次通过同一位置时，其速度不一定相同，但加速度一定相同
D.物体在平衡位置两侧对称的位置上，其速度、位移都反向
C
3.把一个小球套在光滑细杆上,球与轻弹簧相连组成弹簧振子,小球沿杆在水平方向做简谐运动,它围绕平衡位置O在A、B间振动,如图所示,下列结论正确的是( )
A.小球在O位置时,动能最大,加速度最小
B.小球在A、B位置时,动能最大,加速度最大
C.小球从A经O到B的过程中,回复力一直做正功
D.小球从B到O的过程中,振子振动的能量不断增加
A
4.(多选)如图所示的水平弹簧振子,O点为它的平衡位置。关于振子的运动,下列说法正确的是( )
A.振子运动到C点时,位移大小为OC,方向向右
B.振子运动到A点时,位移大小为CA,方向向右
C.振子从A点运动到C点的过程中,速度在增大,加速度在减小
D.振子从A点运动到O点的过程中,速度先增大后减小,加速度先减小后增大
AC