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文檔簡(jiǎn)介
2.1簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)我們把物體或物體的一部分在一個(gè)位置附近的往復(fù)運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為機(jī)械振動(dòng)在某一位置附近做往復(fù)性的運(yùn)動(dòng)。一、機(jī)械振動(dòng)1.定義:我們把物體或物體的一部分在一個(gè)位置附近的往復(fù)運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為機(jī)械振動(dòng)
,簡(jiǎn)稱(chēng)振動(dòng)。2.特征:(1)有一個(gè)“中心位置”,也是振動(dòng)物體靜止時(shí)的位置;(2)軌跡:可能是直線(xiàn),也可能是曲線(xiàn)⑶運(yùn)動(dòng)具有往復(fù)性。你能舉出生活中,機(jī)械振動(dòng)的其他例子嗎?O點(diǎn)為平衡位置二、彈簧振子1.定義:小球和彈簧所組成的系統(tǒng)稱(chēng)作彈簧振子,有時(shí)也把這樣的小球稱(chēng)做彈簧振子或簡(jiǎn)稱(chēng)振子。O點(diǎn)為平衡位置:物體原來(lái)靜止時(shí)的位置2.條件:(1)忽略摩擦力等各種阻力;(2)小球看成質(zhì)點(diǎn);
(3)忽略彈簧質(zhì)量;
(4)彈簧始終在彈性限度內(nèi)。理想模型3.平衡位置:不一定。豎直彈簧振子物體原來(lái)靜止時(shí)的位置或振動(dòng)速度最大的位置拓展思考:彈簧振子的平衡位置一定在彈簧的原長(zhǎng)位置嗎?1.可以用哪些物理量來(lái)描述小球的運(yùn)動(dòng)?位移x、速度v、加速度a物體未振動(dòng)時(shí),靜止不動(dòng)的位置或振動(dòng)時(shí)速度最大的位置2.平衡位置:ox以平衡位置為坐標(biāo)原點(diǎn)O,規(guī)定向右為正方向。oxox3.小球的位移:位移x都是指相對(duì)于平衡位置的位移,即由平衡位置指向振子位置的有向線(xiàn)段。O點(diǎn)右邊位移為正;O點(diǎn)左邊位移為負(fù)。右邊左邊三、彈簧振子位移—時(shí)間圖像1、彈簧振子的位移1)振子在某時(shí)刻的位移:若規(guī)定振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)在平衡位置右側(cè)時(shí)位移為正,則它在平衡位置左側(cè)時(shí)位移為負(fù)。2)振子在某段時(shí)間內(nèi)的位移:由初位置指向末位置的有向線(xiàn)段。O→M:M→O:O→M′:M′→O:x的大小增大,方向始終向右。x的大小減小,方向始終向右。x的大小增大,方向始終向左。x的大小減小,方向始終向左。三、彈簧振子位移—時(shí)間圖像2)圖像的獲取方式方法一:手動(dòng)描圖法
以小球的平衡位置為坐標(biāo)原點(diǎn),規(guī)定水平向右為正方向,橫軸為時(shí)間t,縱軸為位移x。在坐標(biāo)系中標(biāo)出各時(shí)刻小球球心的位移,用曲線(xiàn)將其連接在一起,得到振動(dòng)圖像,如圖所示:三、彈簧振子位移—時(shí)間圖像2)圖像的獲取方式方法二:描圖記錄法三、彈簧振子位移—時(shí)間圖像2)圖像的獲取方式方法三:頻閃照相法頻閃儀每隔0.05s閃光一次,閃光的瞬間振子被照亮,因此在底片上留下了小球和彈簧的一系列的像。把這些照片先后一幀一幀向右平鋪排列,可以在同一個(gè)畫(huà)面上看到鋼球在各個(gè)不同時(shí)刻的位置。o點(diǎn)擊小球豎直彈簧振子四、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)1.定義:如果物體的位移與時(shí)間的關(guān)系遵從正弦函數(shù)的規(guī)律,即它的振動(dòng)圖像(x-t圖像)是一條正弦曲線(xiàn),這樣的振動(dòng)是一種簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是最基本的振動(dòng)。2.圖象意義:表示一個(gè)振子不同時(shí)刻所在的位置或者一個(gè)振子位移隨時(shí)間的變化規(guī)律。從圖像上可以獲取哪些信息?2圖像信息:①橫坐標(biāo)
——時(shí)間(周期)②縱坐標(biāo)
——位移和路程③斜率
——速度④平衡位置
——位移為0,速度最大⑤最大位移處
——位移最大,速度為0(1)位移:方向始終背離平衡位置,每經(jīng)過(guò)平衡位置位移方向發(fā)生改變;
遠(yuǎn)離平衡位置時(shí)位移增大,靠近平衡位置時(shí)位移減小。(2)速度:每經(jīng)過(guò)最大距離處速度方向發(fā)生改變
遠(yuǎn)離平衡位置(位移增大)時(shí)速度方向和位移方向相同,
靠近平衡位置(位移減?。r(shí)速度方向和位移方向相反。分析彈簧振子與振動(dòng)圖像的對(duì)應(yīng)關(guān)系A(chǔ)BCDEFGHIJKLM左圖O點(diǎn)對(duì)應(yīng)右圖的
左圖M點(diǎn)對(duì)應(yīng)右圖的
左圖O-M過(guò)程對(duì)應(yīng)右圖的
左圖M-M’過(guò)程對(duì)應(yīng)右圖的
設(shè)向右為正方向右圖C點(diǎn)對(duì)應(yīng)左圖的
右圖E-F對(duì)應(yīng)左圖的
OBDFHJLAEIMOADEHILMACEGIKM到O
四、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)任意時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的速度、位移的變化情況及大小比較:判斷是遠(yuǎn)離還是靠近平衡位置,若遠(yuǎn)離平衡位置,則速度越來(lái)越小,位移越來(lái)越大,若靠近平衡位置,則速度越來(lái)越大,位移越來(lái)越小,如圖乙中b,從正位移向著平衡位置運(yùn)動(dòng),則速度為負(fù)且增大,位移正在減小,c從負(fù)位移遠(yuǎn)離平衡位置運(yùn)動(dòng),則速度為負(fù)且減小,位移正在增大。②任意時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向:看下一時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的位置,如圖乙中a點(diǎn),下一時(shí)刻離平衡位置更遠(yuǎn),故a此刻向上振動(dòng)。對(duì)稱(chēng)性:
關(guān)于平衡位置對(duì)稱(chēng)的兩點(diǎn)
位移大小相等,方向相反
速度大小相等,方向可同可反
時(shí)間對(duì)稱(chēng)1.如圖所示是表示一質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象,下列說(shuō)法正確的是
(
)A.該圖象是從平衡位置開(kāi)始計(jì)時(shí)畫(huà)出的B.t1時(shí)刻振子正通過(guò)平衡位置向正方向運(yùn)動(dòng)C.t2時(shí)刻振子的位移最大D.t3時(shí)刻振子正通過(guò)平衡位置向正方向運(yùn)動(dòng)CD某質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖像如圖所示,根據(jù)圖像中的信息,回答下列問(wèn)題:(1)質(zhì)點(diǎn)在第1.5s末的位移?(2)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)過(guò)程中的最大位移為多少?(3)在前2s內(nèi),質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)的路程為多少?
[答案](1)-5cm(2)5cm(3)20cm
練習(xí)1(多選)如圖甲所示,一彈簧振子在A、B間振動(dòng),取向右為正方向,振子經(jīng)過(guò)O點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),其振動(dòng)的x-t圖像如圖乙所示。則下列說(shuō)法正確的是(
)A.t2時(shí)刻振子在A點(diǎn)B.t2時(shí)刻振子在
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