11.1简谐运动(精品)讲解.ppt

声带的振动可使我们通过语言交流思想感情，钟摆的运动给人们提供了一种计时的方法，共振筛的运用提高了人们的劳动效率，车厢与车轴间的减振板使车辆的运动更加平稳，地震则可能给人类带来巨大的灾难．振动是一把双刃剑，由此可见学习机械振动的重要性。振 动是一种运动的形式，并不仅仅局限于力学，在电学中同样有它的身影，这在3－2教材中已经有过体会，通过本章的学习你将融会贯通． 机械运动的形式是多种多样的，有平动、转动、振动、波动等多种．本章主要学习振动中运动规律最简单、最基本的一种——简谐运动．教材重点研究了两个特例：弹簧振子和单摆． 学习本章内容，要求理解振动中相位、回复力、位移、振幅、周期、频率等概念；掌握简谐运动的数学表达式及特点，并能从简谐运动图象中判断做简谐运动物体的速度、加速度、回复力方向，能判断做简谐运动物体回复力的来源，并能从能量转化角度认识简谐运动、阻尼振动和受迫振动；明确单摆在摆角很小条件下做简谐运动；掌握单摆周期公式及用单摆测重力加速度的方法. 3．知道弹簧振子的位移—时间图像的形状，并理解图像的物理意义． 4．经历对简谐运动运动学特征的探究过程，加深领悟用图像描绘运动的方法． 2．判断一个实际系统能否看成弹簧振子的方法 (1)质量方面：弹簧质量比小球质量小得多，可以认为质量只集中于振子(小球)． (2)体积方面：弹簧振子中与弹簧相连的小球的体积要足够小，可以认为小球是一个质点． (3)阻力方面：在振子振动过程中，忽略弹簧与小球受到的各种阻力． (4)弹性限度方面：振子从平衡位置拉开的位移在弹簧的弹性限度内． 3．平衡位置：小球原来静止的位置为平衡位置． 4．机械振动：物体在平衡位置附近所做的往复运动，叫做机械振动． 例1 (2011·吴江高二检测)一弹簧振子做简谐运动，下列说法中正确的是(　　) 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．振子通过平衡位置时，速度为零，加速度最大 C．振子每次经过平衡位置时，加速度相同，速度也一定相同 D．振子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 [解析]　做简谐运动的物体向平衡位置运动的过程中位移减小，速度增大，二者方向相反；远离平衡位置时位移增大，速度减小，二者方向相同． [答案]　位移减小，速度增大，方向相反　位移增大，速度减小，方向相同 (2)图象意义：反映了振动物体相对于平衡位置的位移x随时间t变化的规律． [名师提醒]　(1)判断某一时刻质点的振动方向：判断该时刻的下一时刻质点的位置是远离还是靠近平衡位置，若远离，该时刻质点向最大位移处振动；若靠近，该时刻质点向平衡位置振动．如下图中a点，下一时刻离平衡位置更远，故t1时刻质点离开平衡位置向正的最大位移处振动． (2)判断某一时刻质点的速度、加速度、位移变化情况：判断该时刻的下一时刻质点的位置是远离还是靠近平衡位置，再结合知识点2中(1)(2)(3)得出结论．如上图中b点，质点从正位移向着平衡位置运动，则速度为负且增大，b、c两点加速度等大反向． [名师提醒]　(1)位移的规定：简谐运动中的位移是从平衡位置指向振子某时刻所在位置的有向线段，在振动中，不管振动质点初始时刻的位置在哪儿，振动中的位移都是从平衡位置开始指向振子所在的位置．这与一般运动中的位移不同，一般运动中的位移都是由初位置指向末位置． (2)位移的方向：简谐运动中的位移也是矢量，规定正方向后，若振动质点偏离位置的位移与规定的正方向相同，位移为正，与规定的正方向相反，位移为负． 例2 弹簧振子做简谐运动的振动图象如图所示，则(　　) A．t＝0时，质点位移为零，速度为零，加速度为零 B．t＝1s时，质点位移最大，速度为零，加速度最大 C．t1和t2时刻振子具有相同的速度 D．t3和t4时刻振子具有相同的加速度 [解析]　t＝0时刻，振子位于平衡位置O，位移为零，加速度为零，但速度为最大值，选项A错误；t＝1s时，振子位于正向最大位移处，位移最大，加速度最大，而速度为零，选项B正确；t1和t2时刻振子同位于正向某处，t1时刻是经此点向正方向运动，t2时刻回到此点向负方向运动，两时刻速度大小相等，但方向相反，所 以速度不相同，选项C错误；t3和t4时刻振子位移相同，即处在同一位置，因此有大小相等，方向相同的加速度，选项D正确． [答案]　BD [方法规律]　欲判定某时刻质点的振动方向，只须比较此时刻与下一时刻位移的大小．若位移变大，说明振子远离平衡位置，若位移变小，则说明振子正向平衡位置运动． (1)从计时开始经过多长时间位移第一次达到最大？ (2)在第2s末到第3s末这段时间内弹簧振子的加速度、速度、位移各是怎样变化的？ [答案]　(1)1s (2)加速度、位移均增大，速度减小 (1)时间对称