第二章 机械振动 1 简谐运动 学习任务一 弹簧振子 [教材链接] 阅读教材,填写相关知识. 1.机械振动 (1)定义:物体或物体的一部分在 位置附近的往复运动称为机械振动,简称振动. (2)特点:①围绕着“中心”位置运动;②运动具有往复性. 2.弹簧振子 (1)定义:小球和弹簧组成的系统称作弹簧振子,有时也简称为振子. (2)条件:①忽略摩擦力等各种阻力;②小球看成质点; ③忽略弹簧质量; ④弹簧始终在弹性限度内. (3)弹簧振子的分类(按振动方向分) 水平弹簧振子 竖直弹簧振子 示意图 运动 特点 把小球拉向右方,然后放开,它就在水平方向的平衡位置附近运动起来 将小球下拉或者上托之后放开,小球总是在竖直方向的平衡位置附近往复运动 平衡位 置受力 F弹=0 F弹=kx=mg 平衡 位置 弹簧原长 形变量x= 例1 (多选)下列运动属于机械振动的是 ( ) A.说话时声带的运动 B.弹簧振子在竖直方向的上下运动 C.体育课上同学进行25米折返跑 D.竖立于水面上的圆柱形玻璃瓶的上下运动 变式1 [2022·义乌中学月考] 关于水平放置的弹簧振子的运动,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.小球通过平衡位置时,速度为零,加速度最大 C.小球每次通过平衡位置时,加速度相同,速度也一定相同 D.小球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 学习任务二 简谐运动的位移—时间图像 [教材链接] 阅读教材,填写简谐运动的相关知识. (1)弹簧振子的位移:从 位置指向振子在该时刻位置的 线段;若规定振动质点在平衡位置右侧时位移为 ,则它在平衡位置左侧时位移为 . 如图,小球在MM'之间振动,O为平衡位置,小球在某时刻的位移x情况: O→M:x增大,方向始终向右. M→O:x减小,方向始终向右. O→M':x增大,方向始终向左. M'→O:x减小,方向始终向左. (2)简谐运动的定义:如果物体的位移与时间的关系遵从 的规律,即它的振动图像(x-t图像)是一条 曲线,这样的振动是一种简谐运动. (3)简谐运动是最基本的振动.弹簧振子的振动过程关于平衡位置对称,是一种往复运动,就是 运动. 例2 某质点做简谐运动的振动图像如图所示,根据图像中的信息,回答下列问题: (1)质点在第1.5 s末的位移 (2)质点振动过程中的最大位移为多少 (3)在前2 s内,质点经过的路程为多少 [反思感悟] 变式2 如图所示是用频闪照相的方法获得的弹簧振子的位移—时间图像,下列有关该图像的说法不正确的是 ( ) A.该图像的坐标原点是建在小球的平衡位置 B.从图像可以看出小球在振动过程中是沿t轴方向移动的 C.为了显示小球在不同时刻偏离平衡位置的位移,让底片沿垂直x轴方向匀速运动 D.图像中小球位置的疏密显示出相同时间内小球位置变化快慢不同 变式3 [2022·缙云中学月考] 如图甲所示,弹簧振子做简谐运动,小球运动范围的最左端M(或最右端N)与平衡位置O的距离为L,规定向右为正方向,其振动图像如图乙所示.下列说法正确的是 ( ) A.图中x0应为L B.0~t1时间内小球由M向O运动 C.t1~时间内小球由M向O运动 D.0~时间内与~T时间内小球运动的方向相反 【要点总结】 1.从简谐运动的振动图像可以确定任意时刻小球的位移大小和方向、任意时刻小球的振动方向、任意时刻小球的加速度的方向. 2.位移—时间图像反映了小球位移随时间变化的规律,它不是小球的运动轨迹. 3.简谐运动的振动图像(x-t图像)是正弦曲线. 振子振动中的运动描述 如图所示,弹簧振子振动过程中的弹力方向、位移方向、加速度方向和速度方向有何规律 完成表中填空. 振动的过程 弹力方向 位移方向 从平衡位置 运动到最大 位移处 ①弹簧对小球的弹力方向与位移方向 ②加速度方向与弹力方向相同,与位移方向 ... ...
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