2019届高中物理第十一章机械振动第1节简谐运动讲义含解析

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1、简谐运动弹簧振子[探新知·基础练]1．弹簧振子如图所示，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。[辨是非](对的划“√”，错的划“×”)1．弹簧振子可以用一根轻质弹簧和一个小球组成。(×)2．小鸟在树枝间跳来跳去是振动。(×)3．小球在两个对接的斜面上来回滚动是机械振动。(√)[释疑难·对点练]弹簧振子是一种理想模型，应满足以下条件1．质量：弹簧质量比小球质量小得多，可以认为质量只集中于振子(小球)上。

2、2．体积：构成弹簧振子的小球体积要足够小，可以认为小球是一个质点。3．阻力：在振动过程中可以忽略弹簧与小球受到的各种阻力。4．弹性限度：振子拉离平衡位置的最大位移在弹簧的弹性限度内。[特别提醒]　在平衡位置处，弹簧不一定处于原长。[试身手]1．(多选)下列关于理想弹簧振子的说法中正确的是(　　)A．任意的弹簧和任意的小球就可以构成弹簧振子B．弹簧振子中小球的振动范围不能超出弹簧的弹性限度C．弹簧振子中小球的体积不能忽略D．弹簧振子中的小球一旦振动起来就停不下来解析：选BD　理想弹簧振子中弹簧的质量可以忽略，小球体积忽略不计，可看成质点，不计

3、摩擦阻力，小球一旦振动起来将不会停下来，而小球振动时，弹簧不能超出弹性限度，故B、D正确，A、C错误。弹簧振子的位移—时间图象[探新知·基础练]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．图象绘制用频闪照相的方法来显示振子在不同时刻的位置。[辨是非](对的划“√”，错的划“×”)1．弹簧振子都是以小球的平衡位置为坐标原点，水平方向为坐标轴。(×)2．振动位移是从平衡位置

4、指向振子某时刻所在位置的有向线段。(√)3．弹簧振子振动情况可以用位移—时间图象描述。(√)[释疑难·对点练]1．对振动位移的理解(1)振动位移的大小为平衡位置到振子所在位置的距离，方向由平衡位置指向振子所在位置。(2)位移的表示方法：用振动图象中某时刻振子所在位置的坐标来表示(如图)。在t1时刻振子的位移为x1，t2时刻振子的位移为x2，t4时刻为－x4。2．简谐运动的位移与机械振动的位移的区别(1)机械振动的位移是从初位置到末位置的有向线段，而简谐运动的位移总是相对于平衡位置而言的，都是从平衡位置指向振子所在位置。(2)机械振动的位移与

5、一段时间对应，简谐运动的位移与一个时刻对应。[特别提醒](1)振动的位移的起始位置都是平衡位置，位移的方向都是背离平衡位置的。(2)xt图象中，时间轴上方位移为正、时间轴下方位移为负，位移大小为图象到时间轴的距离。[试身手]2．关于机械振动的位移和平衡位置，以下说法正确的是(　　)A．平衡位置就是物体振动范围的中心位置B．机械振动的位移是总以平衡位置为起点的位移C．机械振动的物体运动的路程越大发生的位移也越大D．机械振动的位移是指振动物体偏离平衡位置最远时的位移解析：选B　简揩运动的平衡位置就是物体所受回复力为零的位置，不一定是振动范围的重

6、心，比如单摆的平衡位置，故A错误；机械振动的位移是指以平衡位置为起点的位移，B正确；机械振动的物体运动的路程越大，发生的位移不一定大，C错误；机械振动的位移是指振动物体偏离平衡位置的距离，偏离平衡位置最远时的位移叫振幅，D错误。简谐运动及其图象[探新知·基础练]1．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(xt图象)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。2．简谐运动的图象(1)形状：正

7、弦曲线，凡是能写成x＝Asin(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。[辨是非](对的划“√”，错的划“×”)1．简谐运动图象上可以看出振子的运动轨迹。(×)2．运动图象是一条正弦曲线的振动是简谐运动。(√)3．做简谐运动的质点，位移增大时，其速度一定减小。(√)[释疑难·对点练]由简谐运动图象能获取的信息(1)任意时刻质点的位移的大小和方向：如图所示，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，如图中所示a点，

8、下一时刻离平衡位置更远，故a此刻向上振动。(3)任意时刻质点的速度、加速度、位移的变化情况。具体如下：[特别提醒]　(1)简谐运动图象并不是振子的运动轨迹，振子做直线运动，其运动