高二物理课件：选修3-4 1.1 简谐运动 (讲授式)

a=F/m,与回复力变化情况相同。
3、判断振动为简谐运动的方法
F-x 满足 F=-kx的形式
用上述方法来判断竖直的弹簧拉一 个小球的振动是不是简谐运动？
证明步骤： 1、找平衡位置 2、找回复力 3、找F=kx 4、找方向关系
3、判断振动为简谐运动的方法
规定向下为正方向 平衡位置: 振子受的回复力F
根据回复力与速度的方向关系，填写后面的表格。
回忆前面的动画，填写下面的表格
C
位移
平衡位置 O 最大位移 B C O→B O→C B→O C→O回复力
加速度
0
max 0→max ↑ max→0 ↓
0
max 0→max ↑ max→0 ↓
0
max 0→max ↑ max→0 ↓
max
0 max→0 ↓ 0→max ↑
③来源： 回复力可以是弹力,也可以是其它力(包括 摩擦力);可以是某一个力，或几个力的合 力,或者某个力的分力.
2、简谐运动的回复力和加速度
④公式:
F kx
(1)大小:
“-” 表示回复力方向始终与位移方向相反.
F kx
离开平衡位置的位移 弹簧的劲度系数(常量
(2)方向: 总是指向平衡位置. 弹簧振子的加速度有何特点呢？
x A C x F F D B A C O D F x D B x B
O
F
A C O
总是指向平衡位置 D B
D B x
A
C
O
A C
O F
A C x
A C
O F O
D
B
A C
O
D B
D B
2、简谐运动的回复力和加速度
①定义: 使振子回到平衡位置的力 ②特点: 按力的作用效果命名，
方向始终指向平衡位置
往复性
【想一想】直线运动与机械振动有什么不同？
提示：机械振动具有往复性和周期性，其轨迹可以是直线， 也可以是曲线.直线运动的运动轨迹只能为直线，其运动 可以是单向的，也可以是往返的.
二、简谐运动 1.振子模型 如图所示,如果小球与杆之间的摩擦_____不计,弹簧的质量比小球的 质量小得多，也可以_________,则该装置为弹簧振子. 忽略 2.简谐运动：若物体所受的力与它偏离平衡位置的位移大小成 _____， 并且总指向_________忽略不计 ，则物体所做的运动叫做简谐运动或_______. 平衡位置 【思考】
B
）
解析
F k 由F=－kx 得a x m m
3、如图所示,物体A置于物体B上,一轻弹簧一端固定,另一端与B相 连,在弹性限度范围内,A和B在光滑水平面上往复运动(不计空气阻 力),并保持相对静止.则下列说法正确的是( AB ) A.A和B均做简谐运动 对A､B整体
N
fBA
B.作用在A上的静摩擦力大小与弹簧的形变量成正比
A C O
1.关于振动平衡位置,下列说法正确的是( ABC)
A.是回复力产生的加速度改变方向的位置
B.是回复力为零的位置
C.是速度最大的位置
D.是加速度最大的位置
A
C
O
B D
x=0，F=0，a=0，v=vmax
之后加速度方向改变
2.做简谐运动的物体,其加速度a随位移x的变化规律应是下
图中的哪一个(
C点弹力: F k x x0
'
mg kx0
'
mg F
mg k x x 不是，是重力和弹力的合力。
0
mg kx kx0 kx
此时弹簧振子的回复力还是不是弹簧的弹力？
简谐运动各量的变化情况
思考
做简谐运动的物体，一个周期内各物理量是如何变化的？
例3、图所示为一弹簧振子，O为平衡位置，设向右为正 方向，振子在B、C之间振动时（ C ） A．B至O位移为负、回复力为正 B．O至C位移为正、加速度为负 C O B x C．C至O位移为负、加速度为正 F D．O至B位移为负、速度为负 A C O D B
x F D B A C v x F O D B
对A： G m k f = m a A -kx=(mA+mB)a A f x
mA mB
C.B对A的静摩擦力对A做功,而A对B的静摩擦力对B不做功 D.B对A的静摩擦力始终对A做正功,而A对B的静摩擦力对B做负功
fBA远离平衡位置时对A做负功，靠近时做正功
我们学过哪些运动及其受力如何？
复习回顾
运动
受力特点 力大小变化情况 与速度的方向关系
F合 0 F合 ma F合 ma
v2 F合 m R
匀速直线运动 匀变速直线运动 匀变速曲线运动
匀速圆周运动 ……
F合与v在一条直线上
F合与v方向有一夹角 F合与v方向始终垂直
……
……
物体做简谐运动时，所受的合力有什么特点？
若弹簧振子的位移为正，则速度一定为正.( ) 正比 谐振动
错
课堂互动探究
对简谐运动的位移、回复力、加速度的理解 【思考探究】 图甲中C、D两点关于O点是对称的，并且距O点的距离为x，图甲、 乙中的接触面都是光滑的，请认真分析两图中小球的运动情况， 思考以下问题：
1.简谐运动的位移 (1)定义：从平衡位置指向振子所在位置的有向线段，方向 为从平衡位置指向振子所在位置，大小为平衡位置到该位 置的距离. (2)表示方法：以平衡位置为坐标原点，以振动所在的直线 为坐标轴，规定正方向，则某时刻振子偏离平衡位置的位 移可用该时刻振子所在位置的坐标来表示.
§1.1
简谐运动
目标导航
1.了解什么是机械振动
2.理解回复力、平衡位置的概念 3.了解弹簧振子，掌握简谐运动的动力学特征
重点提示
1.对简谐运动基本概念的理解.
2.简谐运动中各物理量的变化情况.
课前新知预习
一、机械振动 1.机械振动 物体(或物体的某一部分)在_____________两侧所做的_____运动,简 称_____. 某一中心位置 往复 2.平衡位置：做机械振动的中心位置. 振动 3.振动特点：振动是一种往复运动，具有 _______和_______. 周期性
方向
背离平衡位置指向平衡位置指向平衡位置 运动的方向
例1、如图所示的弹簧振子，O点为它的平衡位置，当振 子从A点运动到C点时，振子离开平衡位置的位移是( ) A．大小为，方向向左 B B．大小为，方向向右 C．大小为，方向向左 D．大小为，方向向右
例2、在图中，当振子由A向O运动时，下列说法中正 确的是( ) 相对平衡位置 O 的距离 AB A．振子的位移在减小 B．振子的运动方向向左 C．振子的位移方向向左 D．振子的位移在增大 O x