,高中物理·選修3-4·魯教版,第1章 機械振動 第1講 簡諧運動,目標定位 1.知道什么叫機械振動.2.理解回復力、平衡位置的概念.3.了解彈簧振子，掌握簡諧運動的動力學特征,一、什么是機械振動 1機械振動：物體在 附近做的 運動，叫做機械振動，簡稱振動 2回復力：總是指向 的力 3平衡位置：指物體所受回復力為 的位置,平衡位置,往復,平衡位置,零,二、彈簧振子的振動 1彈簧振子是一種 模型，由一個質量可以 的彈簧與一個質量為m的物體構成 2簡諧運動：物體所受回復力的大小與位移大小成 ，并且總是指向 的運動，或加速度的大小與位移大小成 ， 加速度的方向與位移方向 的運動.,理想,忽略不計,正比,平衡位置,正比,相反,一、對簡諧運動的平衡位置、位移、回復力、加速度的理解 1對平衡位置的理解 (1)從物體受力特點看：物體在平衡位置所受合力不一定為零，而是沿振動方向的合力為零 (2)從速度角度看：平衡位置是振動中速度最大的位置,2對簡諧運動的位移的理解 簡諧運動的位移是矢量，是從平衡位置指向振動質點所在位置的有向線段 注意：簡諧運動的位移和一般運動的位移有很大區(qū)別，一般運動的位移都是由初位置指向末位置而簡諧運動的位移都是由平衡位置指向振動質點所在位置,3對回復力的理解 (1)回復力是指將振動物體拉回到平衡位置的力，它是效果力，而不是一種新的性質力它可以由物體所受的合外力提供，也可以由某一個力或某一個力的分力提供 (2)簡諧運動的回復力：Fkx k是比例系數(shù)，并非彈簧的勁度系數(shù)(水平彈簧振子中k為彈簧的勁度系數(shù))，其值由振動系統(tǒng)決定，與振動位移大小無關,“”號表示回復力的方向與質點偏離平衡位置的位移的方向相反 x是指質點對平衡位置的位移，不一定等于彈簧的伸長量或壓縮量 回復力的作用總是把物體拉向平衡位置,【例1】 如圖111所示，彈簧下端懸 掛一鋼球，上端固定，它們組成一個振 動的系統(tǒng)，用手把鋼球向上托起一段距 離，然后釋放，鋼球便上下振動起來， 若以豎直向下為正方向，下列說法正確的是 ( ) A鋼球運動所能達到的最低處為平衡位置 B鋼球原來靜止時的位置為平衡位置 C鋼球振動到距原靜止位置下方3 cm處時位移為3 cm D鋼球振動到距原靜止位置上方2 cm處時位移為2 cm,圖111,解析 振子的平衡位置是指振子原來靜止時的位置，故A錯，B對振子的位移為從平衡位置指向某時刻所在位置的有向線段，有方向，有正負，可判斷C對，D錯 答案 BC,針對訓練1 如圖112所示，彈簧振 子在光滑水平桿上的A、B之間做往復 運動，下列說法正確的是 ( ) A彈簧振子運動過程中受重力、支持力和彈簧彈力的作用 B彈簧振子運動過程中受重力、支持力、彈簧彈力和回復力作用 C振子由O向A運動過程中，加速度方向向左 D振子由O向B運動過程中，回復力的方向指向平衡位置,圖112,解析 回復力是根據(jù)效果命名的力，不是做簡諧運動的物體受到的具體的力，它是由物體受到的具體的力所提供的，在此情景中彈簧的彈力充當回復力，故A正確、B錯誤；回復力的方向總是指向平衡位置，加速度的方向與回復力方向相同，所以振子由O向A運動過程中，加速度方向一直向右，由O向B運動過程中，回復力方向一直向左，故C錯誤、D正確 答案 AD,二、簡諧運動中各量的變化情況 如圖113所示的彈簧振子 圖113,【例2】 彈簧振子在光滑的水平面上做簡諧運動，在振子向著平衡位置運動的過程中 ( ) A振子所受的回復力逐漸增大 B振子離開平衡位置的位移逐漸增大 C振子的速度逐漸增大 D振子的加速度逐漸增大,解析 在振子向著平衡位置運動的過程中，振子所受的回復力逐漸減小，振子離開平衡位置的位移逐漸減小，振子的速度逐漸增大，振子的加速度逐漸減小，選項C正確 答案 C,針對訓練2 一彈簧振子振動過程中的某段時間內(nèi)其加速度數(shù)值越來越大，則在這段時間內(nèi) ( ) A振子的速度逐漸增大 B振子的位移逐漸增大 C振子正在向平衡位置運動 D振子的速度方向與加速度方向一致,解析 振子由平衡位置向最大位移處運動過程中，振子的位移越來越大，加速度增大，速度方向與加速度方向相反，振子做減速運動，速度越來越小，故A、D錯誤，B正確；振子向平衡位置運動的過程中，位移減小，回復力變小，加速度變小，故C錯誤 答案 B,