高中物理 第1章 机械振动 第1讲 简谐运动学案 鲁科版选修3-4-鲁科版高二选修3-4物理学案VIP免费

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：物体在平衡位置附近做往复运动，叫做机械振动，简称振动．2．回复力：总是指向平衡位置的力．3．平衡位置：指物体所受回复力为零的位置．二、弹簧振子的振动1．弹簧振子是一种理想模型，由一个质量可以忽略不计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正比，并且总是指向平衡位置的运动，或加速度的大小与位移大小成正比，加速度的方向与位移方向相反的运动．一、对简谐运动的平衡位置、位移、回复力、加速度的理解1．对平衡位置的理解(1)从物体受力特点看：物体在平衡位置所受合力不一定为零，而是沿振动方向的合力为零．(2)从速度角度看：平衡位置是振动中速度最大的位置．2．对简谐运动的位移的理解简谐运动的位移是矢量，是从平衡位置指向振动质点所在位置的有向线段．注意：简谐运动的位移和一般运动的位移有很大区别，一般运动的位移都是由初位置指向末位置．而简谐运动的位移都是由平衡位置指向振动质点所在位置．3．对回复力的理解(1)回复力是指将振动物体拉回到平衡位置的力，它是效果力，而不是一种新的性质力．它可以由物体所受的合外力提供，也可以由某一个力或某一个力的分力提供．(2)简谐运动的回复力：F＝－kx①k是比例系数，并非弹簧的劲度系数(水平弹簧振子中k为弹簧的劲度系数)，其值由振动系统决定，与振动位移大小无关．②“－”号表示回复力的方向与质点偏离平衡位置的位移的方向相反．③x是指质点对平衡位置的位移，不一定等于弹簧的伸长量或压缩量．④回复力的作用总是把物体拉向平衡位置．4．对简谐运动的加速度的理解据牛顿第二定律，a＝＝－x，表明弹簧振子做简谐运动时振子的加速度大小也与位移大小成正比，加速度方向与位移方向相反．5．判断振动是否为简谐运动的方法若回复力F与位移x间的关系满足F＝－kx，则物体做简谐运动，否则就不是简谐运动．例1图1如图1所示，弹簧下端悬挂一钢球，上端固定，它们组成一个振动的系统，用手把钢球向上托起一段距离，然后释放，钢球便上下振动起来，若以竖直向下为正方向，下列说法正确的是()A．钢球运动所能达到的最低处为平衡位置B．钢球原来静止时的位置为平衡位置C．钢球振动到距原静止位置下方3cm处时位移为3cmD．钢球振动到距原静止位置上方2cm处时位移为2cm解析振子的平衡位置是指振子原来静止时的位置，故A错，B对．振子的位移为从平衡位置指向某时刻振子所在位置的有向线段，有方向，有正负，可判断C对，D错．答案BC图2针对训练1如图2所示，弹簧振子在光滑水平杆上的A、B之间做往复运动，下列说法正确的是()A．弹簧振子运动过程中受重力、支持力和弹簧弹力的作用B．弹簧振子运动过程中受重力、支持力、弹簧弹力和回复力作用C．振子由O向A运动过程中，加速度方向向左D．振子由O向B运动过程中，回复力的方向指向平衡位置解析回复力是根据效果命名的力，不是做简谐运动的物体受到的具体的力，它是由物体受到的具体的力所提供的，在此情景中弹簧的弹力充当回复力，故A正确，B错误；回复力的方向总是指向平衡位置，加速度的方向与回复力方向相同，所以振子由O向A运动过程中，加速度方向向右，由O向B运动过程中，回复力方向向左，故C错误，D正确．答案AD二、简谐运动中各量的变化情况如图3所示的弹簧振子图3位置AA→OOO→BB位移最大减小0增大最大弹力最大减小0增大最大加速度最大减小0增大最大速度0增大最大减小0例2弹簧振子在光滑的水平面上做简谐运动，在振子向着平衡位置运动的过程中()A．振子所受的回复力逐渐增大B．振子离开平衡位置的位移逐渐增大C．振子的速度逐渐增大D．振子的加速度逐渐增大解析在振子向着平衡位置运动的过程中，振子所受的回复力逐渐减小，振子离开平衡位置的位移逐渐减小，振子的速度逐渐增大，振子的加速度逐渐减小，选项C正确．答案C针对训练2一弹簧振子振动过程中的某段时间内其加速度数值越来越大，则在这段时间内()A．振子的速度逐渐增大B．振子的位移逐渐增大C．振子正在向平衡...