简谐运动— 刘叔物理

从本节课开始，开始学习高中物理选修3-4，在新课标高考理综中，选修3-3、选修3-4选一题做，分值为15分。

机械振动

1、定义：物体（或物体的一部分）在某一中心位置两侧所做的往复运动，就叫做机械振动（振动）。

2、平衡位置：物体原来静止时的位置叫做平衡位置。

3、特点：有一个平衡位置，物体做往复运动。

4、产生的条件：物体会受到回复力作用和阻力足够小。

5、弹簧振子：小球和弹簧所组成的系统。

弹簧振子

看成弹簧振子的条件：

（1）小球看成质点。

（2）弹簧质量不计。

（3）忽略摩擦阻力。

（4）小球离开平衡位置最大距离时弹簧在弹性限度内。

6、回复力：使振动物体返回平衡位置的力。

回复力使物体返回平衡位置

回复力特点：

（1）方向：始终指向平衡位置。

（2）大小：F=-kx（弹簧振子的回复力大小）

（3）回复力是按作用效果命名的，和向心力一样，回复力可以是弹力、重力等，也可以是几个力的合力。

（4）在平衡位置，回复力为零。（合外力不一定为零）

简谐运动

1、定义：物体所受的力与它偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总指向平衡位置，则物体所做的运动叫做简谐运动。

弹簧振子的运动就是简谐运动

2、简谐运动特点：

（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）回复力与位移成正比而方向相反，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.

3、判断机械运动是否是简谐运动的方法

（1）找到振动物体的平衡位置。

（2）列出物体位移与回复力的表达式。

（3）判断回复力与位移是否满足F=-KX。

弹簧振子做简谐运动过程分析

O点为平衡位置

O⇒A’：小球远离平衡位置，速度减小，加速度增大，回复力向右指向O点。

A’⇒O：小球靠近平衡位置，速度增大，加速度减小，回复力向右指向O点。

O⇒A：小球远离平衡位置，速度减小，加速度增大，回复力向左指向O点。

A⇒O：小球靠近平衡位置，速度增大，加速度减小，回复力向左指向O点。

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