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高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第一册第1节 简谐运动备课课件ppt
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这是一份高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第一册第1节 简谐运动备课课件ppt,共44页。PPT课件主要包含了机械振动,简谐运动及其特征等内容,欢迎下载使用。
想一想进入高中以来,我们主要学习了哪几种形式的动? 请说出各运动的名称及每种运动所对应的受力情况。1.匀速直线运动 2.匀变速直线运动3.平抛运动 4.匀速圆周运动
机械振动是生活中常见的运动形式
微风吹过,树上的枝条来回摇摆;轻轻推,有趣的秋干来回荡起。这些物体的运动有什么共同特点?应如何研究这类运动呢?本节我们将初步了解机械振动,学习最基础的振动--简谐运动
物理学中,将物体(或物体的某一部分)在某一位置附近的往复运动称为机械振动,简称振动,这个位置称为平衡位置
一切发声的物体都在振动。有的振动比较简单,如音叉的振动;有的振动比较复杂,如蜜蜂翅膀抖动和古筝琴弦振动等(图2-2)。机械振动是一种常见的运动。
4、机械振动的主要特征是:“空间运动”的往复性和“时间”上的周期性。5、产生振动有两个必要条件:(1)每当物体离开平衡位置就会受到回复力的作用。(2)阻力足够小。
振动是怎样产生的呢?我们以古筝琴弦的振动为例进行定性分析。如图 2-3 所示,演奏前,琴弦所受合力为0,静止于平衡位置。
演奏时拨动琴弦,使其偏离平衡位置。由于形变,琴弦产生一个指向平衡位置的弹力F。
如果琴弦在平衡位置的左方,则弹力的方向向右,指向平衡位置。如果琴弦在平衡位置的右方,则弹力的方向向左,也指向平衡位置。
总之,只要琴弦偏离平衡位置,它总会受到指向平衡位置的弹力。这种总是指向平衡位置的力称为回复力。正是回复力的作用,使琴弦来回振动。
回复力可由振动物体受到的某一个力来提供,也可由振动物体受到的几个力的合力来提供。回复力是产生振动的条件,它使物体总是在平衡位置附近振动。平衡位置是指物体所受回复力为0的位置。
我们从弹簧振子的振动入手,进一步探究振动的特征。弹簧振子是一种理想模型。
1、弹簧振子是理想模型①穿在光滑水平杆上——摩擦阻力忽略不计②轻质弹簧——和小球质量相比,弹簧质量很小,可忽略不计。有孔小球——称为振子
如图 2-4 所示,物体处于平衡位置O时,弹簧为原长,物体所受的弹力为0;
将物体向右拉至B后由静止释放,由于弹簧被拉长,会对物体施加向左的指向平衡位置的弹力,使物体向平衡位置运动.
到达平衡位置时,物体所受弹力为0,但由于惯性,会继续向左运动并挤压弹簧,弹簧对物体施加向右的指向平衡位置的弹力,阻碍其继续向左运动,直至速度减小为0,到达位置C处:
此后,在弹力的作用下,物体改变运动方向,返回位置B……物体就这样在平衡位置附近往复运动,形成振动物体所受弹簧的弹力提供了回复力。取平衡位置0为x轴的原点,向右为x轴的正方向。根据胡克定律,物体所受回复力
①效果:把物体拉回平衡位置②方向:始终指向平衡位置(要改变的)③来源:合力、一个力或某个力的分力回复力和向心力一样是效果力,并且是变力
像弹簧振子这样,物体所受回复力的大小与位移大小成正比,方向总是与位移方向相反的运动称为简谐运动。设物体质量为 m,根据牛顿第二定律,其加速度
速度v大小与加速度a的变化恰好相反,在两个“端点为零,在平衡位置最大,除两个“端点”外任何一个位置的速度方向都有两种可能。注意:动量的变化与速度的变化规律是一样的
弹簧振子的振动规律靠近平衡位置:位移、回复力、加速度、弹性势能均减小,速度、动能均增大。远离平衡位置:位移、回复力、加速度、弹性势能均增大,速度、动能均减小。能量转化规律:动能与弹性势能相互转化,但总量保持不变。
由此可见,简谐运动的加速度具有大小与位移大小成正比、方向与位移方向相反的特征.从能量角度看,由于弹簧振子在振动过程中只有弹簧的弹力做功,系统的动能和弹性势能相互转换,机械能守恒。
一小球做简谐运动,相继经过图2-5所示的位置。试根据图示,判断小球在此振动过程中的位移、回复力、加速度、速度、动能和弹簧的弹性势能分别是如何变化的,填入表 2-1 中。
将你的结论与其他同学的结论进行比较,找出以上各物理量分别在小球运动至何处时最大,何处时最小。
竖直方向的弹簧振子如图 2-6 所示,在弹下端挂一重物,上端固定在支架上,这就构成了竖直方向的弹簧振子。重物在竖直方向受到弹力和重力作用,这两个力的合力充当弹振子的回复力。
当重物处于点0时,重力和弹力相互平衡,因此点0是弹振子的平衡位置。将重物向下拉一段距离,然后松手,重物便沿竖直方向振动起来。假设重物所受的重力为 G,弹簧的劲度系数为k,重物处于平衡位置时弹簧的伸长量为x1,则G=kx1
设重物向下偏离平衡位置的位移为x时,弹的伸长量为x2,则x = x2 - x1取坚直向下为正方向,则此时弹簧振子的回复力F=G-k x2=kx1-kx2=-kx所以,竖直方向的弹簧振子的运动是简谐运动。
1.滑板运动非常有趣。如图所示,某同学踩着滑板在弧形滑道的内壁来回滑行。滑板的这种运动可视为振动吗?若可以,它的平衡位置在哪里?
物理学中将物体(或物体的某一部分)在某一位置附近的往复运动称为机械振动,简称振动。滑板的这种运动可视为振动。平衡位置是指物体在振动过程中所受回复力为零的位置,所以滑板振动的平衡位置在弧形滑道的最低点。
2.有同学认为,如图所示的弹簧振子在振动过程中,小球所受到的力除了重力、支持力和弹簧的弹力外,还受到回复力。这种看法正确吗?请说明理由。
弹签振子振动的过程中,小球只受到重力、支持力和弹簧的弹力这三个力的作用。其中,重力与支持力的合力为零。只有弹的弹力提供回复力。回复力是按力的作用效果命名的,回复力可以由某一个力来提供,也可以由某一个力的分力来提供,还可以由某几个力的合力来提供。题目中的看法不正确。
3.关于简谐运动,下列说法正确的是A.物体所受的回复力始终指向平衡位置,方向不变B.如果物体的速度越来越大,加速度一定越来越小C.在恒力作用下,物体不可能做简谐运动D.物体的加速度方向和速度方向有时相同,有时相反
4.做简谐运动的弹簧振子,当它每次经过同一位置时,下列物理量相同的是A.速度B.加遠度C.动能D.动量
5.做简谐运动的物体,其加速度a随位移x变化的规律应是
6.某鱼漂的示意图如图所示,0、M、N为鱼漂上的三个点。当鱼漂静止时,水面恰好过点0。用手将鱼漂向下压,使点M到达水面松手后,鱼漂会上下运动,上升到最高处时,点N到达水面。不考虑阻力的影响,
下列说法正确的是A.鱼漂的运动是简谐运动B.点O过水面时,鱼漂的速度最大C.点M到达水面时,鱼漂具有向下的加速度D.鱼漂由上往下运动时,速度越来越大
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