《简谐运动》PPT课件下载推荐.ppt
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、产生振动有两个必要条件:
(11)每当物体离开平衡位置就会受到)每当物体离开平衡位置就会受到回复力回复力的作用。
的作用。
(22)阻力足够小。
)阻力足够小。
二、简谐运动二、简谐运动振子以振子以OO点为中心在水平杆方点为中心在水平杆方向做往复运动。
振子由向做往复运动。
振子由BB点开始运点开始运动,经过动,经过OO点运动到点运动到CC点,由点,由CC点再点再经过经过OO点回到点回到BB点,且点,且OCOC等于等于OB,OB,此后振子不停地重复这种往复运动。
此后振子不停地重复这种往复运动。
以上装置称为以上装置称为弹簧振子弹簧振子。
弹簧振子弹簧振子定义:
定义:
指理想化处理后的弹簧与小球组指理想化处理后的弹簧与小球组成的系统。
成的系统。
弹簧振子的理想化条件弹簧振子的理想化条件(11)弹簧的质量比小球的质量小得多,)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)。
可以认为质量集中于振子(小球)。
(22)小球需体积很小,可当做质点处理。
)小球需体积很小,可当做质点处理。
(33)忽略一切摩擦及阻力作用。
)忽略一切摩擦及阻力作用。
(44)小球从平衡位置拉开的位移在弹)小球从平衡位置拉开的位移在弹性限度内。
性限度内。
常见简谐运动:
回复力回复力振子在振动过程中,所受重力与支持振子在振动过程中,所受重力与支持力平衡,振子在离开平衡位置力平衡,振子在离开平衡位置OO点后,只点后,只受到弹簧的弹力作用,这个力的方向跟振受到弹簧的弹力作用,这个力的方向跟振子离开平衡位置的位移方向相反,总是指子离开平衡位置的位移方向相反,总是指向平衡位置,所以称为向平衡位置,所以称为回复力回复力。
胡克定律胡克定律在弹簧发生弹性形变时,弹簧振在弹簧发生弹性形变时,弹簧振子的回复力子的回复力FF与振子偏离平衡位置的位与振子偏离平衡位置的位移移xx大小成正比,且方向总是相反,即:
大小成正比,且方向总是相反,即:
这个关系在物理学中叫做这个关系在物理学中叫做胡克定律胡克定律式中式中kk是弹簧的劲度系数。
是弹簧的劲度系数。
负负号号表示回复力的方向跟振子离开表示回复力的方向跟振子离开平衡位置的位移方向相反。
平衡位置的位移方向相反。
定义定义:
物体在跟位移大小成正物体在跟位移大小成正比,并且总是指向平衡位置的力比,并且总是指向平衡位置的力作用下的振动,叫做作用下的振动,叫做简谐运动简谐运动。
说明说明:
判断是否作简谐振动的依据是判断是否作简谐振动的依据是简谐运动中位移、加速度、速度、动简谐运动中位移、加速度、速度、动量、动能、势能的变化规律量、动能、势能的变化规律平衡位置平衡位置:
振动物体能够静止时的位置。
(11)振动中的位移)振动中的位移xx都是以都是以平衡位置平衡位置为起点的,为起点的,因此,方向就是从平衡位置指向末位置的方向,因此,方向就是从平衡位置指向末位置的方向,大小就是这两位置间的距离,两个大小就是这两位置间的距离,两个“端点端点”位位移最大,在平衡位置位移为零。
移最大,在平衡位置位移为零。
位移随时间变化位移随时间变化关系图是关系图是正弦或正弦或余弦曲线余弦曲线.思考思考:
怎样才能描绘位怎样才能描绘位移随时间变化图线移随时间变化图线?
(22)加速度)加速度aa在两个在两个“端点端点”最大,在最大,在平衡位置为零,方向总指向平衡位置。
平衡位置为零,方向总指向平衡位置。
简谐运动中位移、加速度、速度、动简谐运动中位移、加速度、速度、动量、动能、势能的变化规律量、动能、势能的变化规律(33)速度大小)速度大小vv与加速度与加速度aa的变化恰好相的变化恰好相反,在两个反,在两个“端点端点”为零,在平衡位置为零,在平衡位置最大,除两个最大,除两个“端点端点”外任何一个位置外任何一个位置的速度方向都有两种可能。
的速度方向都有两种可能。
a=-kx/ma=-kx/mX能量随时间变化能量随时间变化能量随空间变化能量随空间变化(66)在简谐运动中,完成)在简谐运动中,完成P6P6的表格的表格(55)能量变化:
能量变化:
机械能守恒,动能和机械能守恒,动能和势能是互余的。
势能是互余的。
简谐运动中位移、加速度、速度、动量、简谐运动中位移、加速度、速度、动量、动能、势能的变化规律动能、势能的变化规律物理量物理量变化过程变化过程BOOBBOOB位移(位移(X)方向方向大小大小回复力(回复力(F)加速度(加速度(a)方向方向大小大小速度(速度(V)方向方向大小大小动能大小动能大小势能大小势能大小向右向右减小减小向左向左减小减小向左向左增大增大增大增大减小减小向左向左增大增大向右向右增大增大向左向左减小减小减小减小增大增大向左向左减小减小向右向右减小减小向右向右增大增大增大增大减小减小向右向右增大增大向左向左增大增大向右向右减小减小减小减小增大增大OBB例例11、图所示为一弹簧振子,、图所示为一弹簧振子,OO为平衡位为平衡位置,设向右为正方向,振子在置,设向右为正方向,振子在BB、CC之间之间振动时(振动时()AABB至至OO位移为负、速度为正位移为负、速度为正BBOO至至CC位移为正、加速度为负位移为正、加速度为负CCCC至至OO位移为负、加速度为正位移为负、加速度为正DDOO至至BB位移为负、速度为负位移为负、速度为负OCBC简谐运动的特点简谐运动的特点:
11、简简谐谐振振动动是是最最简简单单、最最基基本本的的运运动动,简简谐谐振振动是理想化的振动。
动是理想化的振动。
22、回复力与位移成正比而方向相反,总是指向、回复力与位移成正比而方向相反,总是指向平衡位置。
平衡位置。
33、简简谐谐运运动动是是一一种种理理想想化化的的运运动动,振振动动过过程程中中无阻力,所以振动系统机械能守恒。
无阻力,所以振动系统机械能守恒。
44、简谐运动是一种非匀变速运动。
、简谐运动是一种非匀变速运动。
55、位移随时间变化关系图是、位移随时间变化关系图是正弦或余弦曲线正弦或余弦曲线.简简谐谐运运动动弹簧振子弹簧振子-理想化物理模型理想化物理模型22、产生条件、产生条件(11)有回复力作用)有回复力作用(22)阻力足够小)阻力足够小回复力的特点:
回复力的特点:
F=-kxF=-kx各物理量分析各物理量分析OOAAAA11、定义、定义机机械械振振动动小结小结11、简谐运动属于哪一种运动(、简谐运动属于哪一种运动()AA、匀加速运动、匀加速运动BB、匀减速运动、匀减速运动CC、匀速运动、匀速运动DD、非匀变速运动、非匀变速运动D思考与讨论思考与讨论思考与讨论思考与讨论22、作简谐振动的物体,当它每次经过同一位、作简谐振动的物体,当它每次经过同一位置时,一定相同的物理量是(置时,一定相同的物理量是()AA、速度、速度BB、位移、位移CC、回复力、回复力DD、加速度、加速度EE、动量、动量FF、动能、动能CBDF33、做简谐运动的物体,当位移为负值时,以下、做简谐运动的物体,当位移为负值时,以下说法正确的是(说法正确的是()AA、速度一定为正值,加速度一定为正值。
、速度一定为正值,加速度一定为正值。
BB、速度不一定为正值,但加速度一定为正值。
、速度不一定为正值,但加速度一定为正值。
CC、速度一定为负值,加速度一定为正值。
、速度一定为负值,加速度一定为正值。
DD、速度不一定为负值,加速度一定为负值。
、速度不一定为负值,加速度一定为负值。
思考与讨论思考与讨论B44做简谐振动的弹簧振子受到的回复力与做简谐振动的弹簧振子受到的回复力与位移的关系可用图中哪个图正确表示出来位移的关系可用图中哪个图正确表示出来?
(?
()C思考与讨论思考与讨论55、根据振子的运动图象回答:
根据振子的运动图象回答:
aa、图中各点表示平衡位置的有、图中各点表示平衡位置的有_bb、开始振动时,振子的所处的位、开始振动时,振子的所处的位置是置是_(_(平衡位置,最大位移)平衡位置,最大位移)cc、振子的周期、振子的周期_,频率是,频率是_._.dd、振子的振幅是、振子的振幅是_振子在振子在66秒内秒内通过的路程通过的路程_._.ee、cc点的位移点的位移_回复力方向回复力方向_大小大小_加速度方向加速度方向_大小大小_._.ff、dd点的位移点的位移_回复力回复力_加速度加速度_速度速度_._.gg、势能最大的点有、势能最大的点有_._.动能最大的点有动能最大的点有_._.hh、t=2.5st=2.5s时,振子的位移方向时,振子的位移方向_._.速度方向速度方向_加速度方向加速度方向_._.0abcdeft/ss/cm2-212345思考与讨论思考与讨论三、描述简谐运动特征的物理量三、描述简谐运动特征的物理量11、全振动:
全振动:
振动物体往返一次(以后完全重振动物体往返一次(以后完全重复原来的运动)的运动,叫做一次全振动。
复原来的运动)的运动,叫做一次全振动。
22、振幅(振幅(AA):
):
振动物体离开平衡位置的最大振动物体离开平衡位置的最大距离,叫做振幅,用距离,叫做振幅,用AA表示,单位为长度单位单表示,单位为长度单位单位,在国际单位制中为米(位,在国际单位制中为米(mm),振幅是描述振幅是描述振动强弱的物理量,振幅大表示振动强,振幅振动强弱的物理量,振幅大表示振动强,振幅小表示振动弱。
小表示振动弱。
振幅的大小反映了振动系统能振幅的大小反映了振动系统能量的大小。
量的大小。
33、周期:
周期:
做简谐运动的物体完成一次全振动做简谐运动的物体完成一次全振动所需要的时间,叫做振动的周期用所需要的时间,叫做振动的周期用TT表示,单表示,单位为时间单位,在国际单位制中为秒(位为时间单位,在国际单位制中为秒(ss)。
)。
44、频率:
频率:
单位时间内完成全振动的次数,叫单位时间内完成全振动的次数,叫做振动的频率。
用做振动的频率。
用ff表示,在国际单位制中,表示,在国际单位制中,频率的单位是赫兹(频率的单位是赫兹(HzHz),),三、描述简谐运动特征的物理量三、描述简谐运动特征的物理量振动周期是描述振动快慢的物理量,周期越振动周期是描述振动快慢的物理量,周期越长表示振动越慢,周期越小表示振动越快。
长表示振动越慢,周期越小表示振动越快。
频率是表示振动快慢的物理量,频率越大表示频率是表示振动快慢的物理量,频率越大表示振动越快,频率越小表示振动越慢。
振动越快,频率越小表示振动越慢。
11、振幅是一个标量,是指物体偏离平衡位、振幅是一个标量,是指物体偏离平衡位置的最大距离。
它没有负值,也无方向,置的最大距离。
它没有负值,也无方向,所以振幅不同于最大位移。
所以振幅不同于最大位移。
22、在简谐运动中,、在简谐运动中,振幅跟频率或周期无关振幅跟频率或周期无关。
在一个稳定的振动中,物体的振幅是不变在一个稳定的振动中,物体的振幅是不变的。
的。
33、振动物体在一、振动物体在一个全振动过程中
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- 简谐运动