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课件网) 第 节 1 简谐运动 高中物理 选择性必修第一册 第2章 1.知道机械振动、平衡位置、弹簧振子的概念。 2.掌握简谐运动的特点,会根据回复力的特点判断物体是否做简谐运动。 3.会用动力学的方法分析简谐运动中位移、速度、回复力和加速度的变化规律。 4.会用能量守恒的观点分析弹簧振子中动能、势能、总能量的变化规律。 学习目标 引入 钟摆来回摆动 水中浮标上下浮动 树梢在风中摇摆 思考：这些运动的共同点是什么？ 必备知识·素养奠基 思考：一切发声的物体都在振动,比如蜜蜂翅膀抖动和古筝琴弦振动,那么振动是怎样产生的 一、机械振动 提示:由于发声的物体总是存在一个指向平衡位置的回复力作用,因而产生了振动。 2.回复力: (1)方向:总是指向平衡位置。 (2)作用效果:总是要把物体拉回到平衡位置。 (3)来源: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。 1.定义:物理学中将物体(或物体的某一部分)在某一位置附近的往复运动称为 机械振动,简称振动。这个位置称为平衡位置。 3.平衡位置:振动物体所受回复力为0的位置。 (1)弹簧振子：弹簧振子是指小球和弹簧所组成的系统，是一种理想化模型。 (2)振子模型：常见的有水平弹簧振子和竖直弹簧振子。如图所示，图中球与杆之间的摩擦力及空气阻力可以忽略，且弹簧的质量与小球的质量相比可以忽略。 弹簧振子的振动 一、简谐运动及其特征 1、弹簧振子 位移随时间的变化规律： A、振动物体的位移都是相对于平衡位置的位移 （3）研究弹簧振子的运动： 如图所示，是振子在位置的位移 B、以平衡位置为坐标原点，沿振动方向建立坐标轴，规定在点右边时位移为正，在左边时位移为负。 如图所示,弹簧的一端固定,另一端与放在水平面上的物体连接,弹簧处于原长时物体位于点,现将物体向右拉至点后由静止释放,物体就在点附近振动。请说明物体能发生振动的原因。 要点提示 ：物体总会受到指向平衡位置的回复力的作用。 2、简谐运动 （1）简谐运动的模型———弹簧振子 ①弹簧振子是一个理想化模型,跟前面学习的质点、点电荷等一样,是为研究问题而抓住主要因素、忽略次要因素的一种科学的处理方法。 ①实际物体看作弹簧振子的四个条件 a.弹簧的质量比物体的质量小得多,可以认为整体质量集中于物体上; b.构成弹簧振子的物体体积可忽略,可以认为物体是一个质点; c.忽略物体与水平面之间的摩擦力,不计空气阻力; d.物体从平衡位置被拉开的位移在弹簧弹性限度内。 ③两种弹簧振子的比较 比较项目 水平弹簧振子 竖直弹簧振子 装置图 平衡位置 弹簧原长处 弹簧的弹力与物体的重力的合力为0处 回复力 弹簧的弹力F=-kx,k为弹簧的劲度系数 弹簧的弹力与物体的重力的合力, F合=-kx,k为弹簧的劲度系数 (2)简谐运动 ①定义:如果物体所受回复力的大小与位移(物体相对平衡位置的位移)大小成正比,方向总是与位移方向相反的运动称为简谐运动。 ②动力学特征:回复力。 ④能量特征:机械能守恒。 ③运动学特征:加速度。 （1）简谐运动的回复力 ①回复力是根据力的效果命名的,它可以是一个力,也可以是多个力的合力,还可以由某个力的分力提供。例如,如图甲所示,水平方向上弹簧振子,弹力充当回复力;如图乙所示,竖直方向上弹簧振子弹力和重力的合力充当回复力;如图丙所示一起振动的回复力是静摩擦力。 3、简谐运动的特征 ②回复力的大小、方向 a.回复力反映出了回复力F与位移之间的正比关系,位移增大为原来的几倍,回复力也增大为原来的几倍。 b.方向:“负号”表示回复力的方向与位移方向始终相反。 c.式中k为回复力与位移的比例系数,不一定是弹簧的劲度系数。 （2）简谐运动的位移 ①振动位移可用从平衡位置指向振子所在 ... ...
