第2章機(jī)械振動(dòng)

第1節(jié)

簡諧運(yùn)動(dòng)匯報(bào)人：往復(fù)擺蕩的秋千往復(fù)運(yùn)動(dòng)的鐘擺這些物體的運(yùn)動(dòng)有什么共同特點(diǎn)?如何研究這類運(yùn)動(dòng)呢?會(huì)用能量守恒的觀點(diǎn)分析彈簧振子中動(dòng)能、勢(shì)能、總能量的變化規(guī)律掌握簡諧運(yùn)動(dòng)的定義,會(huì)根據(jù)回復(fù)力的特點(diǎn)判斷物體是否做簡諧運(yùn)動(dòng)知道機(jī)械振動(dòng)、平衡位置、彈簧振子的概念0302會(huì)用動(dòng)力學(xué)的方法分析簡諧運(yùn)動(dòng)中位移、速度、回復(fù)力和加速度的變化規(guī)律0104一、機(jī)械振動(dòng)1.定義：物體(或物體的某一部分)在某一位置附近的

運(yùn)動(dòng)稱為機(jī)械振動(dòng)，簡稱振動(dòng)。2.平衡位置：物體原來靜止時(shí)的位置，即上述定義中的“某一位置”。往復(fù)平衡位置總之，只要琴弦偏離平衡位置，它總會(huì)受到指向平衡位置的彈力。回復(fù)力：總是指向平衡位置的力平衡位置琴弦FF演奏前，琴弦所受合力為0，靜止于平衡位置。演奏時(shí)撥動(dòng)琴弦，使其偏離平衡位置。平衡位置是指物體所受回復(fù)力為0的位置二、回復(fù)力1、定義：振動(dòng)物體所受的總是指向

的力。2、方向：總是指向

。3、作用效果：使物體總是在平衡位置附近振動(dòng)。4、來源：回復(fù)力可由振動(dòng)物體受到的

來提供，也可由振動(dòng)物體受到的幾個(gè)力的

來提供。回復(fù)力為

的位置即平衡位置。平衡位置平衡位置某一個(gè)力合力0二、回復(fù)力5、判斷一下這幾個(gè)振動(dòng)的回復(fù)力是由誰提供的回復(fù)力的方向不一定和合力方向相同振動(dòng)過程中，物體到達(dá)平衡位置時(shí)不一定處于平衡狀態(tài)二、回復(fù)力三、彈簧振子1、定義：彈簧一端固定，另一端連接一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的物體，不計(jì)彈簧質(zhì)量，物體置于光滑水平面上，這樣構(gòu)成的振動(dòng)系統(tǒng)稱為彈簧振子。彈簧振子是一種理想模型。三、彈簧振子2、特征：彈簧振子在運(yùn)動(dòng)方向上只受彈簧彈力作用，機(jī)械能守恒，系統(tǒng)的動(dòng)能和彈性勢(shì)能相互轉(zhuǎn)換。A到OO到BB到OO到A小球動(dòng)能增大減小增大減小彈簧勢(shì)能減小增大減小增大系統(tǒng)機(jī)械能不變不變不變不變1、定義物體所受回復(fù)力的大小與位移大小成，方向總是與位移方向的運(yùn)動(dòng)稱為簡諧運(yùn)動(dòng)。2、運(yùn)動(dòng)學(xué)特征

3、彈簧振子能量特征只有彈簧的彈力做功，系統(tǒng)的

和

相互轉(zhuǎn)換，機(jī)械能守恒。正比相反動(dòng)能正比相反彈性勢(shì)能四、簡諧運(yùn)動(dòng)

四、簡諧運(yùn)動(dòng)如圖(a),物體處于平衡位置O時(shí)，彈簧為原長，物體所受的彈力為0;(a)如圖(b),將物體向右拉至B后由靜止釋放，物體將如何運(yùn)動(dòng)?各物理量如何變化?由于彈簧被拉長，物體受到向左指向平衡位置的彈力，向左加速運(yùn)動(dòng)，彈力減小，加速度減小，但速度增加。(b)五、簡諧運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律此后，在彈力的作用下，物體改變運(yùn)動(dòng)方向，由位置C返回位置B,……這樣在平衡位置附近往復(fù)運(yùn)動(dòng)，形成振動(dòng)。如圖(c)，物塊到達(dá)平衡位置O處，此時(shí)物體所受彈力為雖然為0,但速度達(dá)到最大，由于慣性，會(huì)繼續(xù)向左運(yùn)動(dòng)并擠壓彈簧。如圖(d)，由于彈簧被壓縮，物體受到向右指向平衡位置的彈力，向左減速運(yùn)動(dòng)，彈力增大，加速度增大，速度一直減小到0。v(c)(d)五、簡諧運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖(a)，取平衡位置O為

x軸的原點(diǎn)，向右為

x軸的正方向。如圖(b)，(c)，回復(fù)力方向始終與位移的方向相反根據(jù)胡克定律，回復(fù)力大小與位移的大小成正比xxF=-kx物體所受彈簧的彈力提供了回復(fù)力五、簡諧運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律4、遠(yuǎn)離平衡位置有什么特征？位移方向（F、a）的轉(zhuǎn)折點(diǎn)速度方向的轉(zhuǎn)折點(diǎn)位移、速度方向相反位移、速度方向相同速度大小增大速度大小減小1.平衡位置是什么的轉(zhuǎn)折點(diǎn)呢？2、最大位移是什么的轉(zhuǎn)折點(diǎn)呢？3、靠近平衡位置有什么特征？思考討論1、下圖中振子由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)的過程中，關(guān)于它的運(yùn)動(dòng)情況，下列說法中正確的是（）A、做加速度不斷減小的加速運(yùn)動(dòng)B、做加速度不斷增大的加速運(yùn)動(dòng)C、做加速度不斷減小的減速運(yùn)動(dòng)D、做加速度不斷增大的減速運(yùn)動(dòng)A課堂練習(xí)2．做簡諧運(yùn)動(dòng)的彈簧振子除平衡位置外，在其他位置時(shí)，關(guān)于它的加速度方向，下列說法正確的是()A．一定與速度方向相同B．有時(shí)與速度方向相同，有時(shí)與速度方向相反C．總是指向平衡位置D．總是與位移方向相反BCD課堂練習(xí)3.如圖所示，質(zhì)量為m1的物體A放置在質(zhì)量為m2的物體B上，B與彈簧相連，它們一起在光滑水平面上做簡諧運(yùn)動(dòng)，振動(dòng)過程中A、B之間無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，設(shè)彈簧勁度系數(shù)為k，當(dāng)物體離開平衡位置的位移為x時(shí)，A、B間摩擦力的大小等于(

)A.0B.kxC.D.答案：D課堂練習(xí)簡諧運(yùn)動(dòng)一機(jī)械振動(dòng)二簡諧運(yùn)動(dòng)及其特征三簡諧運(yùn)動(dòng)過程中各物理量的變化平衡