简谐运动的公式和图象
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简谐运动的公式和定义1公式:$x=A/sin(ωT+φ)$2公式中的参数:(1)式中,$x$是振动粒子相对于平衡位置的位移,t是振动时间。
(2)A是距振动粒子平衡位置的最大距离,即振幅。
(3)ω称为简谐运动的圆频率,也代表简谐运动的振动速度。
三。
定义:如果作用在质点上的力与质点离开平衡位置的位移成正比,且始终指向平衡位置,则质点的运动为简谐运动。
4特征:(1)简谐运动是最基本、最简单的振动。
(2)简谐运动的位移按正弦规律随时间变化,因此它不是匀速变速运动,而是在变力作用下的变加速度运动。
5特征:(1)力特性:恢复力$f=-KX$,$f$(或$a$)与$x$的大小成正比,方向相反。
(2)运动特性:接近平衡位置时,$a、F、x$减小,$V$增大;远离平衡位置时,$a、F、x$增大,$V$减小。
(3)能量特性:振幅越大,能量越大。
在运动过程中,动能和势能相互转化,系统的机械能守恒。
(4)周期性特征:质点的位移、回复力、加速度和速度随时间呈周期性变化,变化周期为简谐运动周期,动能和势能也随时间呈周期性变化,变化周期为$-fracT2$。
(5)对称特征:在平衡位置的两个对称点,加速度、速度、动能、势能相等,相对平衡位置的位移相等。
6平衡位置:物体在振动过程中恢复力为零的位置。
7恢复力的定义:使物体恢复到平衡位置的力。
8恢复力方向:始终指向平衡位置。
9恢复力的来源:属于效应力。
它可以是某个力,几个力的合力或某个力的分力。
2、简谐运动的例子关于简谐运动和简谐运动中物体的完全振动的意义,下面的说法是正确的____A、当位移减小时,加速度减小,速度增大B、位移方向总是与加速度方向相反,与速度方向相同C、动能或势能首先恢复到原来大小的过程D、速度和加速度第一次同时恢复到原来的大小和方向的过程E、当物体的运动方向指向平衡位置时,速度方向与位移方向相反;当物体偏离平衡位置时,速度方向与位移方向相同答案:阿德分析:当位移减小时,恢复力减小,加速度减小,物体移动到平衡位置,速度增大,a正确;恢复力与位移方向相反,加速度与位移方向相反,但速度和位移方向可以相同,也可以相反;当物体的运动方向指向平衡位置时,速度方向与位移方向相反;位置偏离平衡位置时,速度方向与位移方向相同,所以B是错误的,E是正确的;在一次完全振动中,动能和势能可以多次恢复到原来的尺寸,所以C是错误的;在第一次完全振动中,速度和加速度同时恢复到原来的尺寸和方向的过程是完全振动,所以D是正确的。
第3节简谐运动的图像和公式1.简谐运动图像是一条正弦(或余弦)曲线,描述了质点做简谐运动时位移x 随时间t 的变化规律,并不是质点运动的轨迹。
2.由简谐运动图像可以直接得出物体振动的振幅、周期、某时刻的位移及振动方向。
3.简谐运动的表达式为x =A sin(2πTt +φ)或x =A sin(2πft+φ),其中A 为质点振幅、(2πTt +φ)为相位,φ为初相位。
1.建立坐标系以横轴表示做简谐运动的物体的时间t ,纵轴表示做简谐运动的物体运动过程中相对平衡位置的位移x 。
2.图像的特点一条正弦(或余弦)曲线,如图所示。
3.图像意义表示物体做简谐运动时位移随时间的变化规律。
4.应用由简谐运动的图像可找出物体振动的周期和振幅。
[跟随名师·解疑难]1.图像的含义表示某一做简谐运动的质点在各个时刻的位移,不是振动质点的运动轨迹。
2.由图像可以获取哪些信息? (1)可直接读取振幅、周期。
(2)任意时刻质点的位移的大小和方向。
如图甲所示,质点在t 1、t 2时刻的位移分别为x 1和-x 2。
甲 乙(3)任意时刻质点的振动方向:看下一时刻质点的位置,如图乙中a 点,下一时刻离平衡位置更远,故a 此刻向上振动。
(4)任意时刻质点的速度、加速度、位移的变化情况及大小比较:看下一时刻质点的位置,判断是远离还是靠近平衡位置,若远离平衡位置,则速度越来越小,加速度、位移越来越大,若靠近平衡位置,则速度越来越大,加速度、位移越来越小。
如图乙中b 点,从正位移向着平衡位置运动,则速度 为负且增大,位移、加速度正在减小;c 点从负位移远离平衡位置运动,则速度为负且减小,位移、加速度正在增大。
[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手)如图所示为某质点做简谐运动的图像,则质点在前6 s 内通过的路程为________ cm ,在6~8 s 内的平均速度大小为________ cm/s ,方向________。