@11.1 简谐运动@@@@@@@@@@@

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简谐运动知识点总结

简谐运动知识点总结公式：1振动的两个条件：（1）平衡位置。

（2）往复运动。

2弹簧振子模型：（1）不计一切阻力。

（2）轻弹簧。

（3）记忆结论：平衡位置速度最大，加速度为零，最大位移处速度为零，加速度最大。

靠近平衡位置速度增大，加速度减小。

（4）竖直弹簧振子运动过程分析。

3简谐运动的位移和路程：（1）某时刻的位移是指某时刻的位置相对于平衡位置的位移，如第三秒末的位移。

有正负（2）某段时间内的位移是指该段时间内末位置相对于初位置的位移，它是矢量，有正负。

如第三秒内的位移。

（3）某时间的路程是指该段时间内运动轨迹的长度，是标量。

如第三秒内的路程。

（4）理解记忆结论：简谐运动一个周期内的路程为四倍振幅，半个周期内的路程一定是二倍振幅。

四分之一周期内的路程可能大于小于等于一倍振幅。

（5）如何计算t内的路程。

4简谐运动的周期性和对称性结论：（1）一个周期初末位置重合，且速度矢量一定相同。

N 个周期呢？（2）半个周期初末位置一定关于平衡位置对称，且速度矢量等大反向。

半个周期的奇数倍呢？半个周期的偶数倍呢？若初末位置一定关于平衡位置对称，且速度矢量等大反向，则时间是否一定是半个周期？为什么？记忆上述正确结论。

5简谐运动过程结论：（1）a,F同向且与X方向相反。

(2)位移增大，回复力增大，加速度增大，势能增大，动能减小，速度减小。

（记忆）6简谐运动的回复力是效果力单独一个力，多个力的合力，某个力的分力均可提供回复力。

简谐运动物体平衡位置回复力一定为零，但合力不一定为零，例如单摆。

单摆回复力来源为重力沿切向的分力，但不是重力和拉力的合力。

（理解记忆）7利用实验测定重力加速度的注意事项；（1）摆线细轻且不可伸长的1米左右的线。

（2）摆球为质量大一些，体积小一些的实心球。

（3）摆长为摆线长加摆球直径的一半。

（4）测周期时，多次测量求平均值。

且计时一定从平衡位置开始计时。

T=t/n,n为全振动的次数。

（5）变摆长法（利用图象）测重力加速度。

11.1简谐运动教案

第一章：机械振动钟摆的运动给人们提供了一种计时的方法，共振筛的运用提高了人们的劳动效率，车箱与车轴间的减振板使车辆的运动更加平稳，声带的振动可使我们通过语言交流思想感情，地震则可能给人类带来巨大的灾难.振动是一把双刃剑，由此可见学习机械振动的重要性.振动是一种运动的形式，并不仅仅局限于力学，在电学中同样有它的身影，这在3－2教材中已经有过体现，通过本章的学习你将融会贯通.1.1 简谐运动1.※知道简谐运动的概念2.※理解简谐运动的位移时间图象，并能解决相关问题振动现象在自然界中广泛存在.钟摆的摆动、水中浮标的上下浮动、担物体行走时扁担下物体的颤动、树梢在微风中的摇摆等都是振动，振动与我们的生活密切相关.那么我们应怎样研究振动呢？一.机械振动(1)定义：物体(或物体的一部分)在某一中心位置附近的往复运动，叫机械振动，简称振动.(2)特征：第一，有一个“中心位置”，即平衡位置，也是振动物体静止时的位置；第二，运动具有往复性.二.弹簧振子1.弹簧振子：弹簧振子是指小球和弹簧所组成的系统，是一种理想化模型.弹簧的质量比小球的质量小得多，可以认为质量集中于振子(小球)；与弹簧振子相连的小球体积足够小，可以认为小球是一个质点；忽略弹簧以及小球与水平杆之间的摩擦力；小球从平衡位置拉开的位移在弹性限度内.2.弹簧振子的振动图象：如图所示，在弹簧振子的小球上安置一记录用的毛笔P，在下面放一白纸带，当小球振动时沿垂直于振动方向匀速拉动纸带，毛笔P就在纸带上画出一条振动曲线，此曲线有什么特征？为什么？(1)形状：正(余)弦曲线，如图所示.(2)物理意义：表示振动的质点在不同时刻偏离平衡位置的位移，是位移随时间的变化规律.(3)获取信息：①任意时刻质点的位移的大小和方向.如下图所示，质点在t1、t2时刻的位移分别为x1和－x2.②任意时刻质点的振动方向：看下一时刻质点的位置，如下图中a点，下一时刻离平衡位置更远，故a此刻向上振动.c点，下一时刻离平衡位置更远，故c此刻向下振动.③任意时刻质点的速度、加速度、位移的变化情况及大小比较：看下一时刻质点的位置，判断是远离还是靠近平衡位置，若远离平衡位置，则速度越来越小，加速度、位移越来越大，若靠近平衡位置，则速度越来越大，加速度、位移越来越小，如图中b，从正位移向着平衡位置运动，则速度为负且增大，位移、加速度正在减小，c从负位移远离平衡位置运动，则速度为负且减小，位移、加速度正在增大.3.简谐运动(1)定义：如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图象(x－t图象)是一条正弦曲线，这样的振动叫做简谐运动.(2)特点：①简谐运动是最基本、最简单的振动.②简谐运动的位移随时间按正弦规律变化，所以它不是匀变速运动，是变力作用下的变加速运动.弹簧上端固定在O 点，下端连接一小球，组成一个振动系统，如图所示，用手向下拉一小段距离后释放小球，小球便上下振动起来，下列说法正确的是( )A.小球运动的最低点为平衡位置B.弹簧原长时的位置为平衡位置C.球速为零的位置为平衡位置D.小球原来静止时的位置为平衡位置解析：平衡位置是振动系统不振动，振子受力平衡时所处的位置，此时弹簧处于伸长状态，故D 正确，B 错误；球在平衡位置两侧做往复运动，运动到最低点和最高点时球速都为零，但这两点并不是平衡位置，故A 、C 错误. 答案：D如图所示的弹簧振子，O 点为它的平衡位置，当振子m 离开O 点，再从A 点运动到C 点时，振子离开平衡位置的位移是( )A.大小为OC ，方向向左B.大小为OC ，方向向右C.大小为AC ，方向向左D.大小为AC ，方向向右答案：B解析：振子离开平衡位置，以O 点为起点，C 点为终点，位移大小为OC ，方向向右.如图甲所示，弹簧振子以点O 为平衡位置，在A 、B 两点之间做简谐运动.取向右为正方向，振子的位移x 随时间t 的变化如图乙所示，下列说法正确的是( )A.t ＝0.4s 时，振子的速度方向向右B.t ＝0.8s 时，振子在O 点和B 点之间C.t ＝0.6s 和t ＝1.2s 时刻，振子的速度完全相同D.t ＝1.5s 到t ＝1.8s 的时间内，振子的加速度逐渐减小答案：D解析：t ＝0.4s 时，振子的速度向左，A 错误；t ＝0.8s 时，振子在OA 之间，B 错；t ＝0.6s 和t ＝1.2s 时刻振子的速度方向相反，C 错；t ＝1.5s 到t ＝1.8s 时间内振子从B 运动到O ，加速度逐渐减小，D 正确.一弹簧振子沿x 轴在[－4,4]区间振动，振子的平衡位置在x 轴上的O 点.图1中的a 、b 、c 、d 为即学即用4个不同的振动状态：黑点表示振子的位置，黑点上的箭头表示运动的方向.图2给出的①②③④4条振动图线，可用于表示振子的振动图象.则()A.若规定状态a时t＝0，则图象为①B.若规定状态b时t＝0，则图象为②C.若规定状态c时t＝0，则图象为③D.若规定状态d时t＝0，则图象为④解析：a点t＝0时刻位移为3，由①振动图线可知a向x正方向运动，则选项A正确.b点t＝0时刻位移为2，②振动图象不在位移2处，选项B错.c点t＝0时位移为－2，向x负方向运动，而③振动图线向x正方向运动，选项C错.d点t＝0时，位移为－4，与④振动图线一致，据振动的对称性该质点一定能达到＋4位置.但图象上只到＋3位置，所以选项D不正确.答案：A点评：这类题关键在于明确t＝0时的位移及速度的方向，能够从一维坐标中找出有用信息，然后画出x－t图象.。

(完整版)简谐运动

简谐运动一、弹簧振子1．弹簧振子图11-1-1如图11-1-1所示，如果球与杆或斜面之间的摩擦可以忽略，且弹簧的质量与小球相比也可以忽略，则该装置为弹簧振子。

2．平衡位置振子原来静止时的位置。

3．机械振动振子在平衡位置附近所做的往复运动，简称振动。

二、弹簧振子的位移—时间图像1．振动位移从平衡位置指向振子某时刻所在位置的有向线段。

2．建立坐标系的方法以小球的平衡位置为坐标原点，沿振动方向建立坐标轴。

一般规定小球在平衡位置右边(或上边)时，位移为正，在平衡位置左边(或下边)时，位移为负。

3．图像绘制用频闪照相的方法来显示振子在不同时刻的位置。

三、简谐运动及其图像1．定义：如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图像(x-t图像)是一条正弦曲线，这样的振动叫做简谐运动。

2．特点：简谐运动是最简单、最基本的振动，其振动过程关于平衡位置对称，是一种往复运动。

弹簧振子的运动就是简谐运动。

3．简谐运动的图像(1)形状：正弦曲线，凡是能写成x＝A sin(ωt＋φ)的曲线均为正弦曲线。

(2)物理意义：表示振动的质点在不同时刻偏离平衡位置的位移，是位移随时间的变化规律。

当堂达标1．(多选)下列运动中属于机械振动的是()A．树枝在风的作用下运动B．竖直向上抛出的物体的运动C．说话时声带的运动D．爆炸声引起窗扇的运动2．(多选)关于简谐运动的图像，下列说法中正确的是()A．表示质点振动的轨迹，是正弦或余弦曲线B．由图像可判断任一时刻质点相对平衡位置的位移方向C．表示质点的位移随时间变化的规律D．由图像可判断任一时刻质点的速度方向3．(多选)如图1所示，弹簧振子在a、b两点间做简谐运动，当振子从最大位移处a向平衡位置O运动过程中()A．加速度方向向左，速度方向向右B．位移方向向左，速度方向向右C．加速度不断增大，速度不断减小D．位移不断减小，速度不断增大4.卡车在水平道路上行驶，货物随车厢上下做简谐运动而不脱离底板，设向下为正方向，其振动图像如图2所示，则货物对底板压力小于货物重力的时刻是()A．时刻t1B．时刻t2C．时刻t4D．无法确定5．一简谐运动的图像如图4所示，在0.1～0.15 s这段时间内()图4A．加速度增大，速度变小，加速度和速度的方向相同B．加速度增大，速度变小，加速度和速度方向相反C．加速度减小，速度变大，加速度和速度方向相同D．加速度减小，速度变大，加速度和速度方向相反6 (1)(多选)弹簧振子做简谐运动，振动图像如图5所示，则下列说法正确的是()图5A．t1、t2时刻振子的速度大小相等，方向相反B．t1、t2时刻振子的位移大小相等，方向相反C．t2、t3时刻振子的速度大小相等，方向相反D．t2、t4时刻振子的位移大小相等，方向相反(2)如图6所示，简谐运动的图像上有a、b、c、d、e、f六个点，其中：图6①与a点位移相同的点有哪些？②与a点速度相同的点有哪些？③图像上从a点到c点，质点经过的路程为多少？7．(1) (多选)弹簧振子以O点为平衡位置，在水平方向上的A、B两点间做简谐运动，以下说法正确的是()图7A．振子在A、B两点时的速度为零位移不为零B．振子在通过O点时速度的方向将发生改变C．振子所受的弹力方向总跟速度方向相反D．振子离开O点的运动总是减速运动，靠近O点的运动总是加速运动E．振子在A、B两点时加速度不相同(2)如图8所示，一轻质弹簧上端系于天花板上，一端挂一质量为m的小球，弹簧的劲度系数为k，将小球从弹簧为自由长度时的竖直位置放手后，小球做简谐运动，则：①小球从放手运动到最低点，下降的高度为多少？②小球运动到最低点时的加速度大小为多少？8、多选)如图11-1-10所示为某质点做简谐运动的图像，若t＝0时，质点正经过O点向b点运动，则下列说法正确的是()图11-1-10A．质点在0.7 s时，正在背离平衡位置运动B．质点在1.5 s时的位移最大C．1.2～1.4 s时间内，质点的位移在增大D．1.6～1.8 s时间内，质点的位移在增大。

11.1《简谐运动》PPT课件

想一想
一个完整的全振动过程，有什么显著的特点？
在一次全振动过程中，一定是
振子连续两次以相同速度通过同一
点所经历的过程。（强调方向性）
2021
33
周期的可能影响因素
弹簧振子的再研究
2021
34
周期的可能影响因素
弹
簧
振
如何测时间？
子的
在什么位置测时间？
再
研
结论：周期大小与
究
振幅无关！
2021
35
看一看两个振子的运动快慢有何不同？
2021
36
2、周期和频率
1)、描述振动快慢的物理量 2)、周期T：做简谐运动的物体完成一次全振
动所需的时间，单位：s。
3)、频率f：单位时间内完成的全振动的次数，单位：Hz。
4)、周期和频率之间的关系：
f=1/T
5)、周期越小，频率越大，运动越快。
D．O至B位移为负、速度为负
2021
26
简谐运动的特点：
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、加速度与位移方向相反，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.
1位移大小相等方向相反2速度大小相等方向可能相同也可能相反3加速度大小相等方向相反4从平衡位置到达这两个或从这两个点直接到达平衡位置的时间相等对称关系2021471从图像中可直接读出在不同时刻的位移值从而知道位移x随时间变化的情况2可以确定振幅3可以确定振动的周期和频率4可以用作曲线上某点的切线的办法确定各时刻的速度大小和方向5由于简谐运动的加速度和位移大小成正比方向相反可以根据图像上各时刻的位移变化情况确定质点加速度的变化情况202148202149如果两个摆球振动的步调一致称为同相

第11章简谐运动

注：量 y 不局限于位移，它可以是角度、电量、电压、磁感应强度…… ----广义的简谐运动
2. 准弹性力
O’
10
θ
l
T
o
mg
F mg sin 当θ很小时（小于5°） sin F mg 2 d mg ma ml ml 2 dt 2 d g 0 2
2
2
d y k d y y0 mg ky kl0 m 2 即 2 m dt dt 2 k d y 2 设则 y 0 ----得证 2 m dt
[ 例 2] （复摆）一任意形状的物体，质量为 m ，质心位置为C，现让其绕过O点的光滑水平轴作小角度摆动，试证明这种摆动为简谐运动。设OC=l。 O 解：设任一时刻物体所受重力矩M为
28
T
初始条件t=0，y0=4cm，v0=0
v0 A x0 4 cm
2 2
简谐运动方程
y 4 cos(4t ) cm
v0 arctan x 0 0
（ 2 ）向下拉 10cm 后静止释放， ω 、 φ 均不变，仅 A 发生了变化，因此简谐运动为 y 10 cos(4t ) cm
14
一、简谐运动方程
物体的振动量y随时间t变化的函数关系，即y=y(t)。力
d2y 2 y0 2 dt
y Acos(t )
d 1 2 1 2 1 2 1 2 mv ky 常量 ( mv ky ) 0 功能 dt 2 2 2 2 d2y k dv dy mv ky 0 2 y0 m dt dt dt d2y 2 2 y 0 y A cos(t ) dt

11.1《简谐运动》教案

简谐运动一、教学目的1、知识与能力：（1）认识弹簧振子（2）通过观察和分析，理解简谐运动的位移——时间图像是一条正弦曲线，培养分析和概括能力；2、过程与方法：经历对简谐运动运动学特征的探究过程，加深领悟用图像描绘运动的方法；3、情感、态度、价值观：培养学习物理的兴趣，陶冶热爱生活的情操。

二、教学重点：简谐运动位移——时间图像的建立及图像的物理含义三、教学难点：简谐运动位移——时间图像的建立四、教具：水平弹簧振子、竖直弹簧振子、单摆、振铃、托盘天平、物体平衡仪、音叉、乒乓球等。

五、教学过程[引入]今天我们开始学习第十一章机械振动，第一节简谐运动（板书）。

首先请大家欣赏一段古筝演奏。

问题1：古筝为什么能够发出声音？（琴弦的振动）问题2：还有哪些乐器是靠琴弦的振动发出声音的？（小提琴、大提琴、吉他、二胡、琵琶等）振动在我们生活中十分常见问题3：能不能再举例一些生活中类似这样的振动？（说话时声带振动等；剧烈而令人恐惧的振动——地震）我们实验室也普遍存在这样的振动，请大家仔细观察，演示如：天平指针的振动、音叉的振动、单摆的振动、水平弹簧振子、竖直弹簧振子。

在我们演示的振动中有水平方向的振动也有竖直方向的振动。

问题4：它们具有共同的特征是什么？（在某一中心位置来回运动，强化“往复”和“周期性”）我们把这个中心位置叫做平衡位置（原来静止的位置，标出竖直弹簧振子的平衡位置，把振动的物体叫做振子）一、机械振动：物体在平衡位置附近所做的往复运动。

简称为振动特点：往复性、周期性简图示意：实际的振动是非常复杂的，大家已经观察到刚刚的振动在阻力的作用下，有些很快就停下来，有些振动的幅度正在减弱。

为了研究的方便，我们突出主要矛盾、忽略次要因素，不计一切阻力，简化为理想模型。

我们把像这样由弹簧和振子构成的振动系统称为弹簧振子。

弹簧振子将保持这个幅度永远运动下去。

二、弹簧振子：是理想模型1、条件：振子看做质点；轻质弹簧；不计一切阻力本章从最简单的开始研究，学习怎样描述振动，振动有什么性质。

11.1简谐运动-11.2简谐运动描述

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.
(2)物理意义：振幅是描述振动强弱的物理量。振幅的2倍表示振动物体运动范围的大小.
(3)单位:在国际单位制中，振幅的单位是米（m）
振幅和位移的区别? (1)振幅等于最大位移的数值.
(2)对于一个给定的振动，振子的位移是时刻变化的，但振幅是不变的.
心电图
绘制地震曲线的装置
新课内容
三、弹簧振子的位移---时间图象(振动图像)
1．位移—时间图象：以小球的平衡位置为坐标原点，用横坐标表示振子振动的时间，纵坐标表示振子的位移，建立坐标系，得到位移随时间变化的情况—振动图象 2．物理意义：反映了振子的位移随时间的变化规律。 3．特点：弹簧振子的位移—时间图象是一条正弦或余弦曲线。
x Asin(t )
当堂检测
1、某一弹簧振子的振动图象如图所示，则由图象判断下列说法正确的是（ A B）
A、振子偏离平衡位置的最大距离为10cm B、1s到2s的时间内振子向平衡位置运动 C、2s时和3s时振子的位移相等，运动方向也相同 D、振子在2s内完成一次往复性运动
x/cm
10
5
0
1 2 3 4 5 6 t/s
-5
-10
当堂检测一个质点作简谐运动的振动图像如
图．从图中可以看出，该质点的振幅A= 0_._1 m，周期Ｔ=_0_.4 s，频率f= 2_._5 Hz,从t=0开始在 △t=０.5s内质点的位移 0_._1m,路程= _0_._5m．
当堂检测写出振动方程.
s
s
x=10sin(2π t) cm
1、振子的位移x:都是相对于平衡位置的位移。下面左图中如果规定在O点右边为正，则在左边为负。 XA为正，XB为负

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三、简谐运动及其图象
1、定义：如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图象（x—t图象）是一条正弦曲线，这样的振动叫做简谐运动。简谐运动是最简单、最基本的振动。
2、简谐运动的图像是一条正弦曲线，表示做简谐运动的质点位移随时间变化的规律。
课堂演练
1、关于简谐运动下列说法正确的是（D）
4、弹簧振子的位移、加速度与速度
过程 O 物理量对平衡位置的位移加速度 B 在B点 B O 在O点 O A 在A点 A O
增大向右增大向左减小向右
最大减小向右向右
零增大向左增大向右减小向左
最大向左
减小向左
速度
最大减小零向左向左零增大最大向左向左
课堂演练
3、作简谐运动的物体每次通过同一位时，都具有相同的…………（ ABC ） A．加速度． C．位移． B．动能． D．速度．
课堂演练
4、某一弹簧振子的振动图象如图所示，则由图象判断下列说法正确的是（AB ）
A、振子偏离平衡位置的最大距离为10cm B、1s到2s的时间内振子向平衡位置运动 C、2s和3s时振子位移相等，运动方向也相同 D、振子在2s内完成一次往复性运动
最大减小向右向右增大零向右
位移、加速度特征：向着平衡位置，越来越小速度特征：向着平衡位置，越来越大
二、弹簧振子的位移——时间图像
1.以小球的平衡位置为坐标原点，用横坐标表示时间，用纵坐标表示位移，建立坐标系，这就是弹簧振子运动的位移——时间图像。
x—t图象为正弦曲线
2、x—t图象的物理意义 x—t图象表示振动物体相对平衡位置的位移随时间的变化规律
第11章机械振动
物体（或物体的一部分）在平衡位置附近所做的往复运动，叫做机械振动.
1、钟摆的摆动
2、水上浮标的浮动 3、担物行走时扁担的颤动 4、在微风中树梢的摇摆
5、振动的音叉、锣、鼓、琴弦
§11-1 简谐运动
一、弹簧振子——理想化模型
Aቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
O
B
杆光滑、摩擦不计、弹簧的质量忽略
1、定义：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。 2、平衡位置：物体原来（不振动）静止时的位置 3、位移：质点由平衡位置指向所在位置的有向线段
10 5 0 -5
x/cm
1 2
3
4
5 6 t/s
-10
课堂演练 5、看图像回答下列问题
（1）、质点离开平衡位置的最大位移？（2）、1s末、4s末、10s末质点位置在哪？（3）、1s末、6s末质点朝哪个方向运动？（4）、质点4s、16s内通过的路程是多少？
x/m 3 O 8 16 t/s
-3
A、简谐运动一定是水平方向的运动
B、所有的振动都可以看成简谐运动 C、物体做简谐运动时的运动轨迹一定是正弦曲线 D、振动图象是正弦曲线,物体做简谐运动
课堂演练 2．如图所示，弹簧振子以O点为平衡位置作简谐振动，当它从C向O点运动的过程中，位移方向及其大小的变化是（ D ）
A．向右，逐渐增大 B．向右，逐渐减小 C．向左，逐渐增大 D．向左，逐渐减小