人教版物理选修3-4同步配套课件:第十一章 机械振动 11.1 .ppt
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1、第十一章 机械振动,1. 简谐运动,1.知道机械振动是物体机械运动的一种形式,知道机械振动的概念。 2.理解弹簧振子是一种理想化的模型。 3.知道弹簧振子的位移时间图象的形状,并理解图象的物理意义。 4.经历对简谐运动特征的探究过程,学会用图象描绘简谐运动的方法。,1,2,3,1.弹簧振子 (1)平衡位置:振子原来静止时的位置。 (2)机械振动:振子在平衡位置附近所做的往复运动,简称振动。 (3)弹簧振子:它是小球和弹簧组成的系统的名称,是一种理想化模型,表现在构造上弹簧的质量可以忽略,认为质量只集中在小球上;表现在运动上是不受任何阻力。,1,2,3,2.弹簧振子的位移时间图象 (1)图象的建
2、立:以小球的平衡位置为坐标原点,沿着它的振动方向建立坐标轴。小球在平衡位置右边时它对平衡位置的位移为正,在左边时为负。 (2)图象的意义:反映了振动物体相对平衡位置的位移x随时间t变化的规律。 有同学说,既然弹簧振子的振动图象是一条正弦曲线,那么振子的运动轨迹也应是正弦曲线。结合水平方向的弹簧振子想一下,这种说法对吗?为什么? 提示:不对。因为振动图象不是运动轨迹。例如,水平方向的弹簧振子振动时,振子的运动轨迹是一条直线。,1,2,3,3.简谐运动及其图象 (1)简谐运动的定义: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(x-t图象)是一条正弦曲线,这样的振动叫作简谐运动。
3、在简谐运动中,弹簧振子的位移与机械运动中质点的位移有何不同? 提示:机械运动中的位移是从初位置指向末位置的有向线段,在简谐运动中,振子的位移通常是指某时刻的位移,即从平衡位置指向振子在该位置的有向线段;若分析振子在某段时间内的位移,仍然是由初位置指向末位置的有向线段。,1,2,3,(2)简谐运动的特点:简谐运动是最简单、最基本的振动。弹簧振子的振动就是简谐运动。 (3)简谐运动图象的应用:医院里的心电图仪、地震仪中绘制地震曲线的装置。,一,二,三,一、简谐运动的位移、速度、加速度 1.位移:从平衡位置指向振子所在位置的有向线段为振子的位移。位移的表示方法:以平衡位置为坐标原点,以振动所在的直线
4、为坐标轴,规定正方向,则某一时刻振子(偏离平衡位置)的位移用该时刻振子所在的位置坐标来表示。振子在两“端点”时位移最大,在平衡位置时位移为零,振子通过平衡位置时,位移改变方向。 2.速度:跟运动学中的含义相同,其大小表示振子运动的快慢,其方向与振子的运动方向相同,应明确速度和位移是彼此独立的物理量。如振子通过同一个位置(最大位移处除外),其位移矢量的方向是一定的,而其速度方向却有两种可能指向或背离平衡位置。 振子在最大位移处速度为零,在平衡位置时速度最大,振子在最大位移处速度方向发生改变。,一,二,三,3.加速度:根据牛顿第二定律,可得振子的加速度 振子在位移最大处加速度最大,通过平衡位置时加
5、速度为零,此时加速度改变方向。 特别警示当位移相同时,物体运动的速度大小相等,但方向可能相同,也可能相反;当速度相同时,位移大小相等,但方向可能相同,也可能相反。,一,二,三,二、简谐运动的图象 1.理解。 简谐运动是一种复杂的非匀变速运动,但运动的特点具有简单的周期性、重复性、对称性,所以用图象研究要比用函数关系研究更直观、简便。图象方法是物理学中常用的研究方法。 简谐运动的图象不是振动质点的轨迹,简谐运动中质点的轨迹是线段(如弹簧振子)或圆弧(如后面要讲的单摆)。简谐运动的图象是以纵坐标(位移轴)的数值表示质点相对平衡位置的位移,以横坐标,一,二,三,(时间轴)的数值表示各个时刻,这样在x
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