1、,1,11.3 簡諧運動的回復力和能量,第十一章 機械振動,.,2,思考與討論,O,A,B,物體做簡諧運動時，所受的合力有什么特點？,.,3,一、簡諧運動的回復力,彈簧振子所受的合力F與振子位移X的大小成正比，且合力F的方向總是與位移X的方向相反。,式中K為彈簧的勁度系數(shù),由于力F的方向總是與位移X的方向相反，即總是指向平衡位置。它的作用總是要把物體拉回到平衡位置。所以稱為回復力,.,4,1.定義:,2.特點:,按力的作用效果命名， 方向始終指向平衡位置,使振子回到平衡位置的力,3、回復力來源：,振動方向上的合外力,一、簡諧運動的回復力,.,5,如果質(zhì)點。

2、三 簡諧運動的圖象,1,一、彈簧振子的位移時間圖象,1、頻閃照片法,2,第一個1/2周期：,第二個1/2周期：,3,橫坐標：振動時間t,縱坐標：振子相對于平衡位置的位移,4,2、描圖記錄法,一、彈簧振子的位移時間圖象,體驗： 一同學勻速拉動一張白紙，另一同學沿與紙運動方向相垂直方向用筆往復畫線段，觀察得到的圖象,5,二、簡諧運動的圖象,1、定義：以橫坐標表示時間，縱坐標表示位移，描繪出的簡諧運動的質(zhì)點的位移隨時間變化的圖像，叫振動圖象（xt圖象），簡諧運動的圖像是一條正弦曲線。,6,三、從圖象上我們可以得到什么？,1振幅A：圖像的峰值。

3、簡諧運動的六種圖象北京順義區(qū)楊鎮(zhèn)第一中學范福瑛簡諧運動在時間和空間上具有運動的周期性，本文以水平方向彈簧振子的簡諧運動為情境，用圖象法描述其位移、速度、加速度及能量隨時間和空間變化的規(guī)律，從不同角度認識簡諧運動的特征運動情境：如圖1，彈簧振子在光滑的水平面B、C之間做簡諧運動，振動周期為T，振幅為A，彈簧的勁度系數(shù)為K。以振子經(jīng)過平衡位置O向右運動的時刻為計時起點和初始位置，取向右為正方向。分析彈簧振子運動的位移、速度、加速度、動能、彈性勢能隨時間或位置變化的關系圖象。1.位移-時間關系式，圖象是正弦曲線。

4、第十一章 機械振動,第一節(jié) 簡諧運動,這些運動的共同特點是什么？,秋千,彈簧振子,擺鐘,一、機械振動,物體在平衡位置（中心位置）兩側(cè)附近所做往復運動。通常簡稱為 振動。,平衡位置,振子原來靜止時的位置 （一般情況下指物體在沒有振動時所處的位置）,判斷下列物體的運動是否是機械振動：,二、彈簧振子理想化模型,2、理性化模型： （1）不計阻力 （2）彈簧的質(zhì)量與小球相比可以忽略。,1、概念： 小球和彈簧所組成的系統(tǒng)稱作彈簧振子，有時也把這樣的小球稱做彈簧振子或簡稱振子。,三、彈簧振子的位移時間圖象,1、振子的位移x:都是相對于平。

5、第十一章 機械波,第二節(jié) 簡諧振動的描述,一、描述簡諧運動的物理量,1、振幅A （1）定義：振動物體離開平衡位置的最大距離。 是標量 （2）物理意義：描述振動強弱的物理量 振幅的兩倍（2A）表示振動物體運動范圍,簡諧運動OA = OB,2、周期和頻率 周期T：振子完成一次全振動所需要的時間,問題1：ODBDO是一個周期嗎？,問題2：若從振子經(jīng)過C向右起，經(jīng)過怎樣的運動才叫完成一次全振動？,一次全振動：振動物體從某一初始狀態(tài)開始，再次回到初始狀態(tài)（即位移、速度均與初態(tài)完全相同）所經(jīng)歷的過程。,頻率f：單位時間內(nèi)完成全振動的次數(shù),簡諧運動。

6、第十一章 機械振動,第二節(jié) 簡諧運動的描述,一、描述簡諧運動的物理量,1、振幅A （1）定義：振動物體離開平衡位置的最大距離。 是標量 （2）物理意義：描述振動強弱的物理量 振幅的兩倍（2A）表示振動物體運動范圍,簡諧運動OA = OB,2、周期和頻率 周期T：振子完成一次全振動所需要的時間,問題1：ODBDO是一個周期嗎？,問題2：若從振子經(jīng)過C向右起，經(jīng)過怎樣的運動才叫完成一次全振動？,描述振動快慢的物理量,一次全振動：振動物體從某一初始狀態(tài)開始，再次回到初始狀態(tài)（即位移、速度均與初態(tài)完全相同）所經(jīng)歷的過程。,頻率f：單位時間內(nèi)完。

7、高中物理新人教版 選修- 4系列課件,11.3簡諧運動的 回復力和能量,教學目標,一、知識目標 1.知道振幅越大，振動的能量(總機械能)越大；2.對單擺，應能根據(jù)機械能守恒定律進行定量計算；3.對水平的彈簧振子，應能定量地說明彈性勢能與動能的轉(zhuǎn)化；4.知道簡諧運動的回復力特點及回復力的來源。5.知道在什么情況下可以把實際發(fā)生的振動看作簡諧運動。 二、能力目標 1.分析單擺和彈簧振子振動過程中能量的轉(zhuǎn)化情況，提高學生分析和解決問題的能力。2.通過阻尼振動的實例分析，提高處理實際問題的能力。,三、德育目標 1.簡諧運動過程中能量的相。

8、第十一章 機械振動,第三節(jié) 簡諧運動的回復力和能量,一、簡諧運動的回復力,1.定義:,2.特點:,按力的作用效果命名，方向始終指向平衡位置,使振子回到平衡位置的力,3、回復力來源：,振動方向上的合外力,如果質(zhì)點所受的回復力與它偏離平衡位置的位移大小成正比，并且始終指向平衡位置（即與位移方向相反）,質(zhì)點的運動就是簡諧運動。,4.簡諧運動的動力學特點,F回=kx,5.簡諧運動的運動學特點,6、 簡諧運動中的各個物理量變化規(guī)律,O,A,向左減小,向右增大,向右減小,動能增大 勢能減小,B,向右增大,向右減小,向左增大,動能減小 勢能增大,不變,向左最。

9、第十一章 機械振動,1 簡諧運動,填一填,練一練,1.彈簧振子及其位移時間圖象(見課本第2頁) (1)彈簧振子模型: 如圖所示,如果球與桿之間的摩擦可以忽略,且彈簧的質(zhì)量與小球的質(zhì)量相比也可以忽略,則該系統(tǒng)為彈簧振子。 (2)機械振動:振子在平衡位置附近所做的往復運動。 (3)平衡位置:振子原來靜止時的位置。 (4)振子的位移:從平衡位置指向振子所在位置的有向線段。 (5)振動圖象的作法:以x軸(縱坐標軸)上的數(shù)值表示質(zhì)點相對平衡位置的位移,以t軸(橫坐標軸)上的數(shù)值表示各個時刻,這樣在x-t坐標系內(nèi),可以找到各個時刻對應質(zhì)點位移坐標的點,即位移隨。

10、2 簡諧運動的描述,填一填,練一練,1.描述簡諧運動的物理量(見課本第5頁) (1)振幅A:振動物體離開平衡位置的最大距離,表示振動的強弱,是標量。 (2)全振動:簡諧運動是一種周期性運動。振子以相同速度相繼通過同一位置所完成的過程稱為一個全振動。,填一填,練一練,(3)周期T和頻率f: (4)相位:描述周期性運動在各個時刻所處的不同狀態(tài)。,填一填,練一練,2.簡諧運動的表達式(見課本第7頁) 簡諧運動的一般表達式為x=Asin(t+)。式中: (1)x表示質(zhì)點在t時刻相對于平衡位置的位移。 (2)A表示簡諧運動的振幅。 (3)是一個與頻率成正比的量,=2f= 。 (4)t+代。

11、3 簡諧運動的回復力和能量,填一填,練一練,1.簡諧運動的回復力(見課本第10頁) (1)回復力: (2)簡諧運動的動力學特征:如果質(zhì)點所受的力與它偏離平衡位置位移的大小成正比,并且總是指向平衡位置,質(zhì)點的運動就是簡諧運動。,填一填,練一練,2.簡諧運動的能量(見課本第11頁) (1)振動系統(tǒng)的狀態(tài)與能量的關系: 一般指振動系統(tǒng)的機械能,振動的過程就是動能和勢能互相轉(zhuǎn)化的過程。 在最大位移處,勢能最大,動能為零; 在平衡位置處,動能最大,勢能最小; 在簡諧運動中,振動系統(tǒng)的機械能守恒,因此簡諧運動是一種理想化模型。 (2)決定能量大小的因素: 振動系。

12、11.3 簡諧運動的回復力和能量,一、簡諧運動的回復力,1.定義:,2.特點:,按力的作用效果命名，方向始終指向平衡位置,使振子回到平衡位置的力,3、回復力來源：,振動方向上的合外力,如果質(zhì)點所受的回復力與它偏離平衡位置的位移大小成正比，并且始終指向平衡位置（即與位移方向相反）,質(zhì)點的運動就是簡諧運動。,4.簡諧運動的動力學特點,F回=kx,5.簡諧運動的運動學特點,6、 簡諧運動中的各個物理量變化規(guī)律,O,A,向左減小,向右增大,向右減小,動能增大 勢能減小,B,向右增大,向右減小,向左增大,動能減小 勢能增大,不變,向左最大,向右最大,0,0,向右。

13、11.2簡諧運動的描述,教學目標,知識與能力 1、知道振幅、周期和頻率的概念，知道全振動的含義。2、了解初相和相位差的概念，理解相位的物理意義。3、了解簡諧運動位移方程中各量的物理意義，能依據(jù)振動方程描繪振動圖象。 教學重點:簡諧運動的振幅、周期和頻率的概念；相位的物理意義。 教學難點: 1、振幅和位移的聯(lián)系和區(qū)別、周期和頻率的聯(lián)系和區(qū)別； 2、對全振動概念的理解，對振動的快慢和振動物體運動的快慢的理解； 3、相位的物理意義。,簡諧運動OA = OB,一、描述簡諧運動的物理量,1、振幅A,（1）定義：振動物體離開平衡位置的最大距。

14、高中物理選修3-4魯教版,第1章 機械振動 第1講 簡諧運動,目標定位 1.知道什么叫機械振動.2.理解回復力、平衡位置的概念.3.了解彈簧振子，掌握簡諧運動的動力學特征,一、什么是機械振動 1機械振動：物體在 附近做的 運動，叫做機械振動，簡稱振動 2回復力：總是指向 的力 3平衡位置：指物體所受回復力為 的位置,平衡位置,往復,平衡位置,零,二、彈簧振子的振動 1彈簧振子是一種 模型，由一個質(zhì)量可以 的彈簧與一個質(zhì)量為m的物體構(gòu)成 2簡諧運動：物體所受回復力的大小與位移大小成 ，并且總是指向 的運動，或加速度的大小與位移大小成 ， 加速。

15、一 兩個同方向同頻率簡諧運動的合成,設一質(zhì)點同時參與兩獨立的同方向、同頻率的簡諧振動：,兩個同方向同頻率簡諧運動合成后仍為同頻率的簡諧運動,（1）相位差,合成結(jié)果為相互加強,（2）相位差,合成結(jié)果為相互減弱,（3）一般情況,加強,減弱,小結(jié),（1）相位差,（2）相位差,二 兩個相互垂直的同頻率的簡諧運動的合成,質(zhì)點運動軌跡,（橢圓方程）,（1） 或,（2）,（3）,用旋轉(zhuǎn)矢量描繪振動合成圖,兩相互垂直同頻率不同相位差簡諧運動的合成圖,*三 多個同方向同頻率簡諧運動的合成,多個同方向同頻率簡諧運動合成仍為簡諧運動,(2),(1),例,一般情。