机械振动课件_机械振动课件ppt高中选择性必修一

【目标】

1. 什么是简谐运动？什么是回复力？ 2. 掌握简谐运动的特点和各量的变化规律

【定义与特征】

(1) 简谐运动：物体在与偏离平衡位置的位移大小成正比，总是指向平衡位置的力作用下的振动叫简谐运动。

(2) 简谐运动的特征： - 回复力F：总是指向平衡位置，其大小与偏离平衡位置的位移大小成正比。公式:F = -kx - 加速度a：总是指向平衡位置，其大小与偏离平衡位置的位移大小成正比。公式:a = -(k/m)x

(3) 各量的方向特点：位移x：方向偏离平衡位置；回复力F：总是指向平衡位置；加速度a：总是指向平衡位置；

速度v：除两个端点外的任何位置，速度有两个可能的方向；(4) 各量的大小变化规律：

(5) 简谐运动的对称性：在简谐运动中对称的两个点有如下的几个关系： - 位移x：方向偏离平衡位置；回复力F：总是指向平衡位置；加速度a：总是指向平衡位置；速度v：除两个端点外的任何位置，速度有两个可能的方向；(6) 简谐运动的对称性：在简谐运动中对称的两个点有如下的几个关系： - 位移大小相等方向相反；回复力大小相等方向相反；加速度大小相等方向相反；速度大小相等，方向可能相同也可能相反；(7) 动量p：除两个端点外的任何位置，动量有两个可能的方向，矢量的平方保持不变；动能E：在任何位置都取最大值。

【物理模型】

(1) 弹簧振子：理想化的物理模型

(2) 力学模型：研究物体在力学问题中的运动规律，通常分为几个层次：微观粒子的运动、机械振动、分子运动等。

【实例分析】

(1) 选项：音叉叉股的上各点的振动，弹簧片上各点的振动，钟摆摆锤的振动等都属于简谐运动的例子。

(2) 选项：机械振动的基本特征是物体在平衡位置附近做往复运动。

【物理规律与应用】

1. 简谐运动的核心规律包括回复力、加速度、速度和动能的变化规律。例如，简谐运动中的动能随位移变化的规律可以通过以下关系式推导： E_kinetic = (k/2)(A^2 - x^2) 2. 简谐运动的对称性和周期性在分析实际问题时具有重要作用。

【课时作业】

1. 关于机械振动，下列正确的是（ ） A、每当物体离开平衡位置就受到回复力的作用 B、回复力的方向总是不变的 C、回复力不可能是恒力 2. 下列运动属于简谐运动的是（ ） A、活塞在汽缸中的往复运动 B、拍皮球时，皮球的上下往复运动 C、音叉叉股的振动 3. 简谐运动的平衡位置是指（ ） A、速度为零的位置 B、回复力为零的位置 C、加速度为零的位置 D、位移最大的位置 5. 下列图像中能正确反映简谐运动的加速度与位移关系的图像是（ ） 测试点四：简谐运动中各量的变化规律 例7、关于简谐运动的物体的位移，加速度和速度之间的关系下列说法正确的是（ ） A、位移减小时，加速度减小，速度增大 B、位移的方向总跟加速度的方向相反，跟速度的`方向相同 C、物体的运动方向指向平衡位置时，速度的方向跟位移的方向相同 D、物体的运动方向改变时，加速度的方向不变 例8、做简谐运动的水平弹簧振子，从弹簧伸长的最大位置向平衡位置运动时和弹簧压缩的最大位置向平衡位置运动时，下列说法正确的是（ ） A、都做加速运动 B、加速度都增大 C、位移、回复力、动能都减小 测试点五：简谐运动的对称性 例9、弹簧振子关于平衡位置对称的两个点（除端点外）一定相同的物理量有哪些（ ） A、位移 B、速度 C、回复力 D、加速度 E、动能 F、势能 6、简谐运动的特点是（ ） A、回复力跟位移成正比且方向相反 B、速度跟位移成正比且方向相反 D、动能跟位移成正比且方向相反 7、做简谐运动的振子每次通过同一个位置时，一定相同的物理量有（ ） A、位移相同 B、速度相同 C、加速度相同 D、回复力相同 E、动能相同 F、动量相同 8、做简谐运动的质点，下列说法正确的是（ ） A、速度增大时，加速度减小 B、速度增大时，加速度增大 C、加速度增大时，速度减小 D、加速度减小时，速度减小 9、如下图所示，小球自A点由静止自由下落，到B点时与弹簧接触，到C点时弹簧被压缩到最短，若不计弹簧的质量与空气的阻力，则小球在C点的加速度a g（选填＞;