1、第1节 简谐运动 第十一章 机械振动 人教版高中物理选修3-4 高中阶段我们学过的运动形式有哪些? 按运动轨迹分类： 直线运动 曲线运动 匀速直线运动 变速直线运动 匀变速直线运动 变加速直线运动 抛体运动 圆周运动 平抛运动 斜抛运动 匀速圆周运动 变速圆周运动 复习引入 荡秋千摆钟 实例观察并分析下面物体的运动 弹簧振子 实例观察 总结归纳：这些运动的共同特点是 物体（或物体的一部分）在某一中心位置两侧做的往复运动. 物体在某一中心位置两侧附近所做的往复运动。叫做机械振动，简称 为振动 中心位置振子的平衡位置 机械振动 【典例1】.下列运动中不属于机械振动的是() A.树枝在风的作用下运动
2、 B.竖直向上抛出的物体的运动 C.说话时声带的运动 D.爆炸声引起窗扇的运动 【提示】物体在平衡位置附近所做的往复运动属于机械振动;竖直向上抛出的物体 到最高点后返回落地,不具有运动的往复性,因此不属于机械振动。 B 机械振动 2、理性化模型： 1、概念： 小球和弹簧所组成的系统称作弹簧振子，有时也把这样的小球称做 弹簧振子或简称振子。 （4）不计阻力 （1）弹簧的质量与小球相比可以忽略。 （3）小球从平衡位置拉开的位移在弹性限度内。 （2）小球可看成质点。 弹簧振子 1、振子的位移x:都是相对于平衡位置的位移。 下图中如果规定在O点右边为正，则在左边为负 （XA为正 XB为负） 如何确定振
3、子的位移？ 弹簧振子 弹簧振子的位移时间图象 沙摆实验 弹簧振子 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（xt图象）是一条正弦曲线，这样的振动叫做简谐运动。 简谐运动 【典例2】简谐运动是下列哪一种运动() A.匀变速运动 B.匀速直线运动 C.非匀变速运动 D.匀加速直线运动 【提示】简谐运动的速度是变化的,加速度也是变化的 C 简谐运动 【典例3】.如图为质点P在04 s内的振动图象,下列叙述正确的是() A.再过1 s,该质点的位移是正向最大 B.再过1 s,该质点的速度方向为正向 C.再过1 s,该质点的加速度方向为正向 D.再过1 s,该质点的速度最大
4、【提示】由图象可知,再过1 s,即第5 s时,质点在正向最大位移处,速度为零, 加速度最大且沿x轴负向。故正确答案为A。 A 简谐运动 简谐运动是最简单、最基本的振动。 简谐运动 弹簧振子与简谐运动的特点 【思考与讨论】: 如图,弹簧连接的塑料小球穿在细 木杆上,该装置是否为弹簧振子? 若不计小球与杆间的摩擦,小球运 动过程中通过B点时,小球的位移如何表示? 简谐运动 【归纳总结】 1.对简谐运动的平衡位置的认识: (1)从物体受力特点看:物体在平衡位置所受合力不一定为零, 而是沿振动方向的合力为零。 (2)从速度角度看:平衡位置是振动中速度最大的位置。 简谐运动 2.简谐运动的位移、速度、加
5、速度: (1)位移:振动位移以平衡位置为起点,所以在振动图象上,振动位移可 用从平衡位置指向振子所在位置的有向线段表示,方向为从平衡位置 指向振子所在位置,大小为平衡位置到振子所在位置的距离。 简谐运动 (2)速度:描述振子在平衡位置附近振动快慢的物理量。在所建立的 坐标轴(也称为“一维坐标系”)上,速度的正、负号表示振子运动方向 与坐标轴的正方向相同或相反。 (3)加速度:简谐运动物体的加速度a=-kx/m ,是变化的。 简谐运动 20 -20 t/s x/cm 0 1 2 3 4 5 6 7 【典例4】某弹簧振子的振动图象如图所示，根据图象判断。下列说法正确的是 A、第1s内振子相对于平衡位置的位移与速度方向相反 B、第2s末振子相对于平衡位置的位移为-20cm C、第2s末和第3s末振子相对于平衡位置的位移均相同，但瞬时速度方向相反 D、第1s末和第3s末振子的位移大小相等方向相反，瞬时速度均为零。 简谐运动 1、机械振动：物体在平衡位置（中心位置）两侧附近所做往复运 动。通常简称为振动。 平衡位置：振子静止不动时的位置 2、弹簧振子理性化模型：不计阻力、弹簧的质量与小球相比可以忽 略。 3、简谐运动：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 （xt图象）是一条正弦曲线。 t x o 课堂小结