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2015年人教版新课标高中物理选修(3-4)第11章机械振动:简谐运动


第十一章 机械振动 第1节 简谐运动 [学习目标] 位移。 1.知道机械振动,理解弹簧振子、平衡位置和 2.理解弹簧振子的位移—时间图象,会分析位移、速度随 时间的变化。 3.认识简谐运动的特点,掌握简谐运动的图象。 [知识定位] 重点:1.简谐运动的概念。2.做简谐运动物体 的位移—时间图象。 难点:掌握简谐运动的图象,并利用图象进行分析、计 算。

课前自主学习 一、弹簧振子 1.平衡位置:振子原来 静止 时的位置。 2.机械振动:振子在 平衡位置 称振动。 3.弹簧振子:由 小球 和 弹簧 组成的系统,是一种理想模 型。 附近所做的往复运动,简 4. 振子模型: 如图所示, 如果球与杆之间的摩擦可以 忽略 , 且弹簧的质量与小球的质量相比可以忽略,则该装置称为 弹簧振子 。 二、位移—时间图象 1.位移—时间图象:以小球的平衡位置为坐标原点,用横 坐标表示振子 振动的时间 ,纵坐标表示振子 相对平衡位置的位移 , 建立坐标系,得到位移随时间分布的情况—振动图象。 2.物理意义:反映了振子的 位移 随 时间 的变化规律。 3.特点:弹簧振子的位移—时间图象是一条正(余)弦 曲线。 三、简谐运动 1.定义:如果质点的位移与时间的关系遵从 正弦 函数的规 律,即它的振动图象(x-t 图象)是一条 正弦 曲线,这样的振动 叫做简谐运动。 2.特点:简谐运动是最简单、最基本的振动,其振动过程 往复 关于 平衡位置 对称,是一种 是 简谐运动 。 运动。弹簧振子的运动就 1.简谐运动的平衡位置是速度为零时的位置吗? 提示:不是的。平衡位置是指振子停止振动时所在的位 置,振子振动过程中,经过平衡位置时速度最大。 2.从运动形式上,如何判断一个物体的运动是不是简谐运 动? 提示:简谐运动的物体相对平衡位置的位移随时间是按正 弦规律变化的。 3.简谐运动的图象就是振动物体的运动轨迹,对吗? 提示:不对。简谐运动的图象描述的是振动物体的位移随 时间变化的规律,不是物体的运动轨迹。 课堂合作探究 要点一 弹簧振子与简谐运动的特点 1.弹簧振子是一个理想化的模型,实际物体可看做弹簧振 子的条件:弹簧的质量比小球的质量小得多,可以认为质量集 中于振子(小球)上;构成弹簧振子的小球体积足够小,可以认为 小球是一个质点;忽略弹簧与小球受到的各种阻力;弹簧在弹 性限度内。 2.简谐运动的位移: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。 3.简谐运动的速度:速度是描述振子在平衡位置附近振动 快慢的物理量,振子在平衡位置处速度最大,在最大位移处速 度为零。 4.简谐运动的加速度:弹簧振子的加速度与振子的位置有 关。对同一个弹簧振子,离平衡位置越远,振子的加速度越 大。 1.弹簧振子的振动是怎样形成的? 提示:弹簧振子振动形成的原因,一是所受合力总指向平 衡位置,二是振子的惯性。 2.振子每次通过同一位置时,位移都相同吗?速度和加速 度呢? 提示:振子每次通过同一位置时,振子的位移和加速度都 是相同的,不但大小相等而且方向相同,但速度大小相等而速 度的方向有两种可能。 例1 一弹簧振子做简谐运动,下列说法正确的是( ) A.振子经过平衡位置时,速度为零 B.振子对平衡位置的位移相同时,振子的加速度一定相同 C.振子对平衡位置的位移相同时,振子的速度一定相同 D.振子的位移在增大,其加速度可能在增大,也可能在

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