【学霸笔记：同步精讲】07 第二章 第一节 简谐运动 讲义--高中粤教版物理选择性必修第一册

第一节　简谐运动 [学习目标]　1．知道机械振动和回复力的概念．2．知道弹簧振子的组成和振动情况．理解全振动、振幅、周期、频率等概念．3．理解振动的平衡位置和位移．4．掌握简谐运动的回复力、加速度、速度随位移变化的规律和简谐运动的能量特征． 知识点一　认识简谐运动 1．机械振动 物体(或者物体的一部分)在某一中心位置(平衡位置)两侧所做的_____． 2．弹簧振子 把一个有孔的小球安装在弹簧的一端，弹簧的另一端固定，小球和弹簧穿在光滑的水平杆上，使其能在杆上自由滑动，小球和水平杆之间的摩擦可以忽略不计，小球的运动视为____的运动，这样的系统称为弹簧振子． 3．回复力 (1)定义：使振子回到_____的力． (2)方向：总是指向_____． (3)作用效果：使振子能返回_____． (4)公式：F＝－____，负号表示回复力的方向跟振子偏离平衡位置的位移方向____． 4．简谐运动 物体在跟平衡位置的位移大小成____并且总指向_____的回复力的作用下的振动． 5．振幅 物体振动时离开平衡位置的____距离． 6．周期 物体完成_____所需要的时间，用T表示． 7．频率 物体在一段时间内全振动的____与所用时间之比，用f表示．周期和频率的关系为f＝． 知识点二　简谐运动的能量特征 对于水平弹簧振子，当振子在最大位移处时，弹簧弹性势能____，振子动能为__；当振子在平衡位置时，弹簧弹性势能为__，振子动能____．弹簧振子在振动过程中，机械能____． 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)． (1)机械振动是物体在平衡位置附近所做的往复运动． (　　) (2)弹簧振子是一种理想化的模型． (　　) (3)简谐运动的振幅随时间做周期性变化． (　　) (4)物体两次通过平衡位置的时间叫作周期． (　　) 2．(多选)下列关于振动的回复力的说法正确的是(　　) A．回复力方向总是指向平衡位置 B．回复力是按效果命名的 C．回复力一定是物体受到的合力 D．回复力由弹簧的弹力提供 3．(多选)对弹簧振子，其振动周期指振动物体(　　) A．从任何一个位置出发又回到这个位置所用的时间 B．从一侧最大位移处，运动到另一侧最大位移处所用时间 C．从某一位置出发又沿同一运动方向回到这个位置所用时间 D．经历了四个振幅的路程所用的时间 竖直方向的弹簧振子模型如图所示，请思考以下问题： (1)在平衡位置处，弹簧的弹力等于零吗？ (2)该弹簧振子的回复力是由什么力提供的？ 　平衡位置与回复力 1．机械振动的特点 (1)物体在平衡位置附近做往复运动． (2)机械振动是一种周期性运动． 2．对简谐运动的平衡位置的认识 (1)从物体受力特点看：物体在平衡位置所受合力不一定为零，而是沿振动方向的合力为零． (2)从速度角度看：平衡位置是振动中速度最大的位置． (3)弹簧振子有多种表现形式，对于不同的弹簧振子，在平衡位置处，弹簧不一定处于原长(如竖直放置的弹簧振子)． 3．回复力的理解 (1)简谐运动的回复力的方向总是指向平衡位置．总与位移的方向相反，效果是使偏离平衡位置的物体返回到平衡位置，是产生振动的条件． (2)简谐运动的回复力公式：F＝－kx． ①k是比例系数，不一定是弹簧的劲度系数．其值由振动系统决定，与振幅无关． ②“－”号表示回复力的方向与偏离平衡位置的位移的方向相反． ③“x”：偏离平衡位置的位移．以平衡位置为坐标原点，以振动所在直线为坐标轴，规定正方向，则偏离平衡位置的位移可用该时刻振子所在位置的坐标表示． (3)回复力是根据力的效果命名的，可能由合力、某个力或某个力的分力提供，它一定等于振动物体在振动方向上所受的合力． 例如：如图甲所示，水平方向的弹簧振子，弹簧弹力充当回复力；如图乙所示，竖直方向的弹簧振子，弹簧弹力和重力的合力充当回复力；如图丙所示，m随M一起振动，m的回复力由静摩擦 ... ...