简谐运动

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从本节课开始,开始学习高中物理选修3-4,在新课标高考理综中,选修3-3选修3-4选一题做,分值为15分。


机械振动

1、定义:物体(或物体的一部分)在某一中心位置两侧所做的往复运动,就叫做机械振动(振动)。

2、平衡位置:物体原来静止时的位置叫做平衡位置。

3、特点:有一个平衡位置,物体做往复运动。

4、产生的条件:物体会受到回复力作用和阻力足够小。

5、弹簧振子:小球和弹簧所组成的系统。

弹簧振子

看成弹簧振子的条件:

(1)小球看成质点。

(2)弹簧质量不计。

(3)忽略摩擦阻力。

(4)小球离开平衡位置最大距离时弹簧在弹性限度内。

6、回复力:使振动物体返回平衡位置的力。

回复力使物体返回平衡位置

回复力特点:

(1)方向:始终指向平衡位置。

(2)大小:F=-kx(弹簧振子的回复力大小)

(3)回复力是按作用效果命名的,和向心力一样,回复力可以是弹力、重力等,也可以是几个力的合力。

(4)在平衡位置,回复力为零。(合外力不一定为零)

简谐运动

1、定义:物体所受的力与它偏离平衡位置的位移大小成正比,并且总指向平衡位置,则物体所做的运动叫做简谐运动。

弹簧振子的运动就是简谐运动

2、简谐运动特点:

(1)简谐振动是最简单、最基本的运动,简谐振动是理想化的振动。

(2)回复力与位移成正比而方向相反,总是指向平衡位置。

(3)简谐运动是一种理想化的运动,振动过程中无阻力,所以振动系统机械能守恒。

(4)简谐运动是一种非匀变速运动。

(5)位移随时间变化关系图是正弦或余弦曲线.

3、判断机械运动是否是简谐运动的方法

(1)找到振动物体的平衡位置。

(2)列出物体位移与回复力的表达式。

(3)判断回复力与位移是否满足F=-KX。

弹簧振子做简谐运动过程分析

O点为平衡位置

O⇒A’:小球远离平衡位置,速度减小,加速度增大,回复力向右指向O点。

A’⇒O:小球靠近平衡位置,速度增大,加速度减小,回复力向右指向O点。

O⇒A:小球远离平衡位置,速度减小,加速度增大,回复力向左指向O点。

A⇒O:小球靠近平衡位置,速度增大,加速度减小,回复力向左指向O点。


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