教科版选修3-4 1.1 简谐运动 课件（共30张PPT）

课件30张PPT。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（2）、“往复”运动这些运动的共同特点是什么？平衡位置（振子静止时的位置）机械振动特点:(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” 物体在平衡位置附近的往复运动．定义:二、弹簧振子——理想化模型1、概念：小球和弹簧所组成的系统称作弹簧振子，有时也把这样的小球称做弹簧振子或简称振子。 弹簧振子的运动有什么特点?①往复性
②有一个中心位置(平衡位置)——物体保持静止状态时所处的位置。思考:弹簧振子的特点:理想化处理 ①忽略摩擦力
②忽略弹簧质量
③小球可看做质点平衡位置:原来静止的位置。运动特征:沿直线或弧线以平衡位置做往复周
期性运动。OAB物体做简谐运动时，所受的合力有什么特点？三、思考与讨论1、简谐运动的回复力1.定义：振动物体受到的总是指向平衡位置的力。2.来源：物体在振动方向的合力。3.公式：F= —kx
“—”表示回复力方向与位移方向相反4.简谐运动的动力学特点 如果质点所受的回复力与它偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动。即回复力满足F=-kx的运动就是简谐运动。5.简谐运动的运动学特点1.做简谐运动的物体，当位移为负值时，以下说法正确的是 （ ）BA．速度一定为正值，加速度一定为正值
B．速度不一定为正值，但加速度一定为正值
C．速度一定为负值，加速度一定为正值
D．速度不一定为负值，加速度一定为负值简谐运动OA = OB四、描述简谐运动的物理量1、振幅A（1）定义：振动物体离开平衡位置的最大距离。是标量（2）物理意义：描述振动强弱的物理量振幅的两倍（2A）表示振动物体运动范围OAB问题：若从振子经过C向右起，经过怎样的运动才叫完成一次全振动？—描述振动快慢的物理量一次全振动：振动物体从某一初始状态开始，再次回到初始状态（即位移、速度均与初态完全相同）所经历的过程。频率f：单位时间内完成全振动的次数2、周期和频率周期T：振子完成一次全振动所需要的时间OABCD简谐运动的周期公式简谐运动的周期和频率由振动系统本身的因素决定，与振幅无关简谐运动的能量由劲度系数与振幅决定，劲度系数越大，振幅越大，振动的能量越大。简谐运动中动能和势能在发生相互转化，但机械能的总量保持不变，即机械能守恒。五、简谐运动的能量试画出物体在做简谐运动时的Ek-t和Ep-t及E-t图象机械能势能动能2.关于弹簧振子做简谐运动时的能量，下列说法正确的有 （ ）ABC课 堂 练 习A．等于在平衡位置时振子的动能
B．等于在最大位移时弹簧的弹性势能
C．等于任意时刻振子动能与弹簧弹性势能之和
D．位移越大振动能量也越大 XvF、a动能势能AA-OOO-BB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00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增大最大六、简谐运动中的各个物理量变化规律 3.当一弹簧振子在竖直方向上做简谐运动时，下列说法正确的（ ）CDA．振子在振动过程中，速度相同时，弹簧的长度一定相等
B．振子从最低点向平衡位置运动过程中，弹簧弹力始终做负功
C．振子在振动过程中的回复力由弹簧的弹力和振子的重力的合力提供
D．振子在振动过程中，系统的机械能一定守恒T1:T2=1:14、有一个在光滑水平面内的弹簧振子，第一次用力把弹簧压缩x后释放，第二次把弹簧压缩2x后释放，则先后两次振动的周期和振幅之比分别为多少？A1:A2=1:25、弹簧振子以O点为平衡位置，在B、C两点之间做简谐振动，B、C相距20cm，某时刻振子处于B点，经过0.5s，振子首次到达C点，求：
（1）振子的周期和频率
（2）振子在5s末的位移的大小
（3）振子5s内通过的路程T＝1.0s 10cm200cmT内通过的路程一定是4A
1/2T内通过的路程一定是2A
1/4T内通过的路程不一定是A注意：f＝1 Hz6:一个质点做简谐运动,振幅是4 cm ,频率为2.5 Hz,该质点从平衡位置起向正方向运动,经2.5 s质点的位移和路程分别是( )A.4 cm?24 cm B.-4 cm?100 cmC.0?100 cm D.4 cm?100 cm答案:D点评:求路程时,首先应明确振动过程经过几个整数周期,再最后分析最后不到一个周期的时间内的路程,两部分之和即为总的路程,振子在 周期内的路程可能等于一个振幅,也可能大于一个振幅,还可能小于一个振幅,只有从平衡位置或最大位移处开始运动, 周期内的路程才等于一个振幅.7:一质点在平衡位置O附近做简谐运动,从它经过平衡位置起开始计时,经0.13 s质点第一次通过M点,再经0.1 s第二次通过M点,则质点振动周期是多少?解析:由于振动的往复性,质点经过某一位置时,因速度方向不一致会导致多解.将物理过程模型化,画出具体化的图景,如图甲所示,设质点从平衡位置O向右运动到M点,那么质点从O到M运动时间为0.13 s,再由M经最右端A返回M经历时间0.1 s,如图乙所示.另一种可能就是M点在O点左方.如图丙所示,质点由O经右端最大位移A处向左经过O点到达M历时0.13 s,再由M向左经左端最大位移A′处返回M点历时0.1 s,根据以上分析,质点振动周期共存在两种可能性,如图乙所示,可以看出O→M→A历时0.18 秒.根据对称性可得到周期T1=4×0.18 s=0.72 s
另一种可能如图丙所示,由O→A→M历时t1=0.13 s,由M→A历时t2=0.05 s,则T2 (t1+t2)=0.24 s,所以质点的振动周期的可能值为0.72 s和0.24 s.答案:见解析点评:由于简谐运动的周期性,结合初始条件的不确定性,往往引起此类问题的多解,解决此类问题时要对题目分析透彻?弄清各种可能性,切勿丢解.8、 一个弹簧振子经a,b两点时速度相同,从a到b经历的最短时间为0.2 s,再从b到a的时间为0.3 s,则振子的周期为( )A.1 s B.0.8 sC.0.6 s D.1.2 s解析:振子经过a,b两点时速度相同,从a到b经历的最短时间为0.2 s,而由b到a的时间为0.3 s,由以上信息可知,a?b在平衡位置两侧关于平衡位置对称,如图所示,O为平衡位置,tab=0.2.tba=0.3 s,则tbb′=(0.3-0.2) s=0.1 s.故周期T=(0.2+0.3+0.1)s=0.6 s.答案:C