简谐运动及其特征物理量课件.ppt

复习目标：复习目标：1、知道回复力、机械振动、简谐运动、振幅、周期、知道回复力、机械振动、简谐运动、振幅、周期和频率的概念和频率的概念.2、掌握简谐运动的变化规律，会利用周期性和对称、掌握简谐运动的变化规律，会利用周期性和对称性求解有关问题性求解有关问题.3、知道简谐运动是一种理想化的模型，认识简谐运、知道简谐运动是一种理想化的模型，认识简谐运动中物理量之间存在密切的相互依存的关系，培养学动中物理量之间存在密切的相互依存的关系，培养学生逻辑思维能力、辨证思维能力生逻辑思维能力、辨证思维能力.4、建立师生间平等的人际关系，相互尊重，团结协作、建立师生间平等的人际关系，相互尊重，团结协作.重点：简谐运动物理量的变化规律、对称性的有关计算重点：简谐运动物理量的变化规律、对称性的有关计算.复习方法：师生互动、讲练结合复习方法：师生互动、讲练结合复习过程：复习过程：一、基本知识的复习及例题讲解一、基本知识的复习及例题讲解 1、机械振动、机械振动 2、回复力、回复力 3、简谐运动、简谐运动 4、弹簧振子、弹簧振子 5、描述简谐运动的物理量、描述简谐运动的物理量 6、简谐运动的对称性、简谐运动的对称性二、二、当堂训练当堂训练一、定义一、定义二、两个条件二、两个条件1、受到回复力的作用、受到回复力的作用2、受到的阻力足够小、受到的阻力足够小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。机械振动机械振动 1、力学特征：回复力等于零。、力学特征：回复力等于零。2、运动学特征：有最大速度。、运动学特征：有最大速度。3、几何特征：两最大位置关于它、几何特征：两最大位置关于它 中心对称。中心对称。平衡位置：平衡位置：回复力回复力：作用：作用：使振动物体返回平衡位置。使振动物体返回平衡位置。方向：方向：总是指向平衡位置总是指向平衡位置回复力是根据（回复力是根据（ ）命名的。）命名的。效果效果弹簧的弹力。弹簧的弹力。 重力与弹力的合力。重力与弹力的合力。 回复力回复力重力沿圆弧方重力沿圆弧方向的切向分力向的切向分力水平放置的弹簧振水平放置的弹簧振子在光滑水平面上子在光滑水平面上振动时振动时竖直吊挂的弹竖直吊挂的弹簧振子在竖直簧振子在竖直平面内振动时平面内振动时单摆做圆弧运动单摆做圆弧运动Hz振动质点在单位时间振动质点在单位时间内完成全振动的次数内完成全振动的次数3、频率、频率f振动快慢振动快慢s指完成一次指完成一次全振动全振动所所用的时间用的时间2、周期、周期T振动强弱振动强弱m振动质点离开平衡位振动质点离开平衡位置的最大位移置的最大位移1、振幅、振幅A意义意义单单位位定义定义物理量物理量描述振动的物理量描述振动的物理量 Tf1全振动全振动从某一状态（速度、位移）开始第一次从某一状态（速度、位移）开始第一次回到这个状态的过程为一次全振动。回到这个状态的过程为一次全振动。例题1、一次全振动的过程，就是振动物体、一次全振动的过程，就是振动物体A、从任意位置出发，又回到这个位置、从任意位置出发，又回到这个位置B、从一侧最大偏移位置运动到另一侧最大偏、从一侧最大偏移位置运动到另一侧最大偏移位置移位置C、从某一位置出发，又以同一运动方向回到、从某一位置出发，又以同一运动方向回到此位置此位置D、经历的路程不一定是振幅的四倍、经历的路程不一定是振幅的四倍COBAPx简谐运动：简谐运动： 回复力的大小与回复力的大小与位移位移成正比，成正比，方向与位移方向相反（即回复力始方向与位移方向相反（即回复力始终指向平衡位置）终指向平衡位置） kxFmkxmFa回复力：回复力：加速度：加速度：弹簧振子弹簧振子1、构成：有孔的小球套在光滑的水平细杆、构成：有孔的小球套在光滑的水平细杆上，且与弹簧固定。上，且与弹簧固定。2、作简谐运动的条件：弹簧质量不计、无、作简谐运动的条件：弹簧质量不计、无摩擦阻力。摩擦阻力。3、回复力：弹簧的弹力、回复力：弹簧的弹力4、运动过程分析：、运动过程分析： 是相对平衡位置的位移，它总是以平衡位置是相对平衡位置的位移，它总是以平衡位置为为始点，方向始点，方向由平衡位置指向物体所在位置，位由平衡位置指向物体所在位置，位移的大小等于这两个位置之间的距离。移的大小等于这两个位置之间的距离。 振动物体的位移：振动物体的位移：B BO OP PA AOBOB段的位移方向？段的位移方向？答：始终向左。答：始终向左。 P P点的位移？点的位移？答：答：OPOP练习1、弹簧振子做简谐运动，振子的位移达、弹簧振子做简谐运动，振子的位移达到振幅的一半时，到振幅的一半时，回复力的大小跟振子达到最大位移时回回复力的大小跟振子达到最大位移时回复力大小之比是复力大小之比是 ，加速度的大小跟振子达到最大位移时之加速度的大小跟振子达到最大位移时之比为比为 。 1 : 21 : 2kxFmkxmFaxF xa 固有周期、固有频率固有周期、固有频率由振动系统本身的性质决定，由振动系统本身的性质决定，与振幅（与振幅（A）无关。）无关。3、振子连续两次通过、振子连续两次通过P位置，下列各量位置，下列各量哪些是相同的？哪些是相同的？位移（位移（ ）回复力（回复力（ ）加速度（加速度（ ）动能（动能（ ）势能（势能（ ）速率（速率（ ）速度（速度（ ）动量（动量（ ）OBAPx简谐运动分析简谐运动分析特点：具有往复性，对称性、周期性。特点：具有往复性，对称性、周期性。 做简谐运动的物体运动过程中个物理量关做简谐运动的物体运动过程中个物理量关于平衡位置对称。于平衡位置对称。运动的运动的方向方向指向平指向平衡位置衡位置指向平指向平衡位置衡位置背离平背离平衡位置衡位置max0max00max0max0max0maxmax0max0max0max0max0max00max0maxmax0max0max0max00max0max0max0max0max0maxmaxmax0 00 0maxmaxmaxmaxmaxmax0 0maxmaxmaxmax0 00 00 0 - - -方向方向B OB OC OC OO BO B O C O C最大位移最大位移B C B C 平衡位置平衡位置O O势能势能动能动能速度速度加速度加速度回复力回复力位移位移OBCx运动分析 振子的运动情况分别是下列说法的哪一振子的运动情况分别是下列说法的哪一个：在由个：在由C C到到O O的过程中：的过程中：（ ），）， 由由O O到到B B的过程中：（的过程中：（ ）A A、匀加速运动、匀加速运动B B、加速度不断减小的加速运动、加速度不断减小的加速运动C C、加速度不断增大的加速运动、加速度不断增大的加速运动D D、加速度不断减小的减速运动、加速度不断减小的减速运动E E、加速度不断增大的减速运动、加速度不断增大的减速运动BEOBCx4、例2 6 6、一弹簧振子做简谐运动，周期为、一弹簧振子做简谐运动，周期为T T，下列叙述，下列叙述正确的是正确的是：（：（ ）A A、若、若t t时刻和（时刻和（t+tt+t）时刻振子运动的）时刻振子运动的位移位移大小相等，方向相大小相等，方向相同，则同，则tt一定等于一定等于T T的整数倍。的整数倍。B B、若、若t t时刻和（时刻和（t+tt+t）时刻振子运动的）时刻振子运动的运动速度运动速度大小相等，方大小相等，方向相反，则向相反，则tt一定等于一定等于T/2T/2的整数倍。的整数倍。C C、若、若t=T,t=T,则在则在t t时刻和（时刻和（t+tt+t）时刻振子运动的加速度一定）时刻振子运动的加速度一定相同。相同。D D、若、若t=T/2t=T/2，则在，则在t t时刻和（时刻和（t+tt+t）时刻弹簧的长度一定相等。）时刻弹簧的长度一定相等。C7、一个质点在平衡位置、一个质点在平衡位置O点附近做简谐运动，点附近做简谐运动，若从若从O点开始计时，经过点开始计时，经过3s质点第一次经过质点第一次经过M点；若再继续运动，又经过点；若再继续运动，又经过2s它第二次经过它第二次经过M点；则质点第三次经过点；则质点第三次经过M点所需要的时间是：点所需要的时间是：8s 4s 14s (10/3)sA. B. C. D DaObM分析3s2st=?1s1ssT441向右：OM向左：MOsT163s1s1s2ssT443sT316ssTt3102 ssTt142 t=?aObMaObM2 2、关于简谐运动，下列说法、关于简谐运动，下列说法错误错误的是的是A A、回复力的方向总是跟位移的方向相反、回复力的方向总是跟位移的方向相反B B、加速度的方向总是跟位移的方向相反、加速度的方向总是跟位移的方向相反C C、速度方向有时与位移方向相同，有时与位、速度方向有时与位移方向相同，有时与位移方向相反移方向相反D D、简谐运动属于匀变速运动、简谐运动属于匀变速运动DmkxmFa简谐运动是机械振动中最简单、最基本的一种周简谐运动是机械振动中最简单、最基本的一种周期性运动，期性运动，正确理解位移、回复力、振幅、周期、频率等基正确理解位移、回复力、振幅、周期、频率等基本概念是学习本章的基础；本概念是学习本章的基础；应用振动图像分析做简谐运动的质点各物理量的应用振动图像分析做简谐运动的质点各物理量的变化规律是本章的重点和难点；变化规律是本章的重点和难点；利用能量观点分析简谐运动的能量转化情况在实利用能量观点分析简谐运动的能量转化情况在实际中有广泛的应用。际中有广泛的应用。