简谐运动

1、,1,11.3 简谐运动的回复力和能量,第十一章 机械振动,.,2,思考与讨论,O,A,B,物体做简谐运动时，所受的合力有什么特点？,.,3,一、简谐运动的回复力,弹簧振子所受的合力F与振子位移X的大小成正比，且合力F的方向总是与位移X的方向相反。,式中K为弹簧的劲度系数,由于力F的方向总是与位移X的方向相反，即总是指向平衡位置。它的作用总是要把物体拉回到平衡位置。所以称为回复力,.,4,1.定义:,2.特点:,按力的作用效果命名， 方向始终指向平衡位置,使振子回到平衡位置的力,3、回复力来源：,振动方向上的合外力,一、简谐运动的回复力,.,5,如果质点。

2、三 简谐运动的图象,1,一、弹簧振子的位移时间图象,1、频闪照片法,2,第一个1/2周期：,第二个1/2周期：,3,横坐标：振动时间t,纵坐标：振子相对于平衡位置的位移,4,2、描图记录法,一、弹簧振子的位移时间图象,体验： 一同学匀速拉动一张白纸，另一同学沿与纸运动方向相垂直方向用笔往复画线段，观察得到的图象,5,二、简谐运动的图象,1、定义：以横坐标表示时间，纵坐标表示位移，描绘出的简谐运动的质点的位移随时间变化的图像，叫振动图象（xt图象），简谐运动的图像是一条正弦曲线。,6,三、从图象上我们可以得到什么？,1振幅A：图像的峰值。

3、简谐运动的六种图象北京顺义区杨镇第一中学范福瑛简谐运动在时间和空间上具有运动的周期性，本文以水平方向弹簧振子的简谐运动为情境，用图象法描述其位移、速度、加速度及能量随时间和空间变化的规律，从不同角度认识简谐运动的特征运动情境：如图1，弹簧振子在光滑的水平面B、C之间做简谐运动，振动周期为T，振幅为A，弹簧的劲度系数为K。以振子经过平衡位置O向右运动的时刻为计时起点和初始位置，取向右为正方向。分析弹簧振子运动的位移、速度、加速度、动能、弹性势能随时间或位置变化的关系图象。1.位移-时间关系式，图象是正弦曲线。

4、第十一章 机械振动,第一节 简谐运动,这些运动的共同特点是什么？,秋千,弹簧振子,摆钟,一、机械振动,物体在平衡位置（中心位置）两侧附近所做往复运动。通常简称为 振动。,平衡位置,振子原来静止时的位置 （一般情况下指物体在没有振动时所处的位置）,判断下列物体的运动是否是机械振动：,二、弹簧振子理想化模型,2、理性化模型： （1）不计阻力 （2）弹簧的质量与小球相比可以忽略。,1、概念： 小球和弹簧所组成的系统称作弹簧振子，有时也把这样的小球称做弹簧振子或简称振子。,三、弹簧振子的位移时间图象,1、振子的位移x:都是相对于平。

5、第十一章 机械波,第二节 简谐振动的描述,一、描述简谐运动的物理量,1、振幅A （1）定义：振动物体离开平衡位置的最大距离。 是标量 （2）物理意义：描述振动强弱的物理量 振幅的两倍（2A）表示振动物体运动范围,简谐运动OA = OB,2、周期和频率 周期T：振子完成一次全振动所需要的时间,问题1：ODBDO是一个周期吗？,问题2：若从振子经过C向右起，经过怎样的运动才叫完成一次全振动？,一次全振动：振动物体从某一初始状态开始，再次回到初始状态（即位移、速度均与初态完全相同）所经历的过程。,频率f：单位时间内完成全振动的次数,简谐运动。

6、第十一章 机械振动,第二节 简谐运动的描述,一、描述简谐运动的物理量,1、振幅A （1）定义：振动物体离开平衡位置的最大距离。 是标量 （2）物理意义：描述振动强弱的物理量 振幅的两倍（2A）表示振动物体运动范围,简谐运动OA = OB,2、周期和频率 周期T：振子完成一次全振动所需要的时间,问题1：ODBDO是一个周期吗？,问题2：若从振子经过C向右起，经过怎样的运动才叫完成一次全振动？,描述振动快慢的物理量,一次全振动：振动物体从某一初始状态开始，再次回到初始状态（即位移、速度均与初态完全相同）所经历的过程。,频率f：单位时间内完。

7、高中物理新人教版 选修- 4系列课件,11.3简谐运动的 回复力和能量,教学目标,一、知识目标 1.知道振幅越大，振动的能量(总机械能)越大；2.对单摆，应能根据机械能守恒定律进行定量计算；3.对水平的弹簧振子，应能定量地说明弹性势能与动能的转化；4.知道简谐运动的回复力特点及回复力的来源。5.知道在什么情况下可以把实际发生的振动看作简谐运动。 二、能力目标 1.分析单摆和弹簧振子振动过程中能量的转化情况，提高学生分析和解决问题的能力。2.通过阻尼振动的实例分析，提高处理实际问题的能力。,三、德育目标 1.简谐运动过程中能量的相。

8、第十一章 机械振动,第三节 简谐运动的回复力和能量,一、简谐运动的回复力,1.定义:,2.特点:,按力的作用效果命名，方向始终指向平衡位置,使振子回到平衡位置的力,3、回复力来源：,振动方向上的合外力,如果质点所受的回复力与它偏离平衡位置的位移大小成正比，并且始终指向平衡位置（即与位移方向相反）,质点的运动就是简谐运动。,4.简谐运动的动力学特点,F回=kx,5.简谐运动的运动学特点,6、 简谐运动中的各个物理量变化规律,O,A,向左减小,向右增大,向右减小,动能增大 势能减小,B,向右增大,向右减小,向左增大,动能减小 势能增大,不变,向左最。

9、第十一章 机械振动,1 简谐运动,填一填,练一练,1.弹簧振子及其位移时间图象(见课本第2页) (1)弹簧振子模型: 如图所示,如果球与杆之间的摩擦可以忽略,且弹簧的质量与小球的质量相比也可以忽略,则该系统为弹簧振子。 (2)机械振动:振子在平衡位置附近所做的往复运动。 (3)平衡位置:振子原来静止时的位置。 (4)振子的位移:从平衡位置指向振子所在位置的有向线段。 (5)振动图象的作法:以x轴(纵坐标轴)上的数值表示质点相对平衡位置的位移,以t轴(横坐标轴)上的数值表示各个时刻,这样在x-t坐标系内,可以找到各个时刻对应质点位移坐标的点,即位移随。

10、2 简谐运动的描述,填一填,练一练,1.描述简谐运动的物理量(见课本第5页) (1)振幅A:振动物体离开平衡位置的最大距离,表示振动的强弱,是标量。 (2)全振动:简谐运动是一种周期性运动。振子以相同速度相继通过同一位置所完成的过程称为一个全振动。,填一填,练一练,(3)周期T和频率f: (4)相位:描述周期性运动在各个时刻所处的不同状态。,填一填,练一练,2.简谐运动的表达式(见课本第7页) 简谐运动的一般表达式为x=Asin(t+)。式中: (1)x表示质点在t时刻相对于平衡位置的位移。 (2)A表示简谐运动的振幅。 (3)是一个与频率成正比的量,=2f= 。 (4)t+代。

11、3 简谐运动的回复力和能量,填一填,练一练,1.简谐运动的回复力(见课本第10页) (1)回复力: (2)简谐运动的动力学特征:如果质点所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成正比,并且总是指向平衡位置,质点的运动就是简谐运动。,填一填,练一练,2.简谐运动的能量(见课本第11页) (1)振动系统的状态与能量的关系: 一般指振动系统的机械能,振动的过程就是动能和势能互相转化的过程。 在最大位移处,势能最大,动能为零; 在平衡位置处,动能最大,势能最小; 在简谐运动中,振动系统的机械能守恒,因此简谐运动是一种理想化模型。 (2)决定能量大小的因素: 振动系。

12、11.3 简谐运动的回复力和能量,一、简谐运动的回复力,1.定义:,2.特点:,按力的作用效果命名，方向始终指向平衡位置,使振子回到平衡位置的力,3、回复力来源：,振动方向上的合外力,如果质点所受的回复力与它偏离平衡位置的位移大小成正比，并且始终指向平衡位置（即与位移方向相反）,质点的运动就是简谐运动。,4.简谐运动的动力学特点,F回=kx,5.简谐运动的运动学特点,6、 简谐运动中的各个物理量变化规律,O,A,向左减小,向右增大,向右减小,动能增大 势能减小,B,向右增大,向右减小,向左增大,动能减小 势能增大,不变,向左最大,向右最大,0,0,向右。

13、11.2简谐运动的描述,教学目标,知识与能力 1、知道振幅、周期和频率的概念，知道全振动的含义。2、了解初相和相位差的概念，理解相位的物理意义。3、了解简谐运动位移方程中各量的物理意义，能依据振动方程描绘振动图象。 教学重点:简谐运动的振幅、周期和频率的概念；相位的物理意义。 教学难点: 1、振幅和位移的联系和区别、周期和频率的联系和区别； 2、对全振动概念的理解，对振动的快慢和振动物体运动的快慢的理解； 3、相位的物理意义。,简谐运动OA = OB,一、描述简谐运动的物理量,1、振幅A,（1）定义：振动物体离开平衡位置的最大距。

14、高中物理选修3-4鲁教版,第1章 机械振动 第1讲 简谐运动,目标定位 1.知道什么叫机械振动.2.理解回复力、平衡位置的概念.3.了解弹簧振子，掌握简谐运动的动力学特征,一、什么是机械振动 1机械振动：物体在 附近做的 运动，叫做机械振动，简称振动 2回复力：总是指向 的力 3平衡位置：指物体所受回复力为 的位置,平衡位置,往复,平衡位置,零,二、弹簧振子的振动 1弹簧振子是一种 模型，由一个质量可以 的弹簧与一个质量为m的物体构成 2简谐运动：物体所受回复力的大小与位移大小成 ，并且总是指向 的运动，或加速度的大小与位移大小成 ， 加速。

15、一 两个同方向同频率简谐运动的合成,设一质点同时参与两独立的同方向、同频率的简谐振动：,两个同方向同频率简谐运动合成后仍为同频率的简谐运动,（1）相位差,合成结果为相互加强,（2）相位差,合成结果为相互减弱,（3）一般情况,加强,减弱,小结,（1）相位差,（2）相位差,二 两个相互垂直的同频率的简谐运动的合成,质点运动轨迹,（椭圆方程）,（1） 或,（2）,（3）,用旋转矢量描绘振动合成图,两相互垂直同频率不同相位差简谐运动的合成图,*三 多个同方向同频率简谐运动的合成,多个同方向同频率简谐运动合成仍为简谐运动,(2),(1),例,一般情。