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(共21张PPT)
2.1简谐振动
1 机械振动
来回摇摆的稻谷
往复摆荡的秋千
这些运动有什么共同的特点呢？
物理学中， 将物体（ 或物体的某一部分 ）在某一位置附近的往复运动称为机械振动，简称振动。这个位置称为平衡位置。
一切发声的物体都在振动，机械振动是一种常见的运动。
振动是怎样产生的呢？
演奏前，琴弦所受合力为 0, 静止于平衡位置。演奏时拨动琴弦，使其偏离平衡位置。由于形变，琴弦产生一个指向平衡位置的弹力。
只要琴弦偏离平衡位置，它总会受到指向平衡位置的弹力。这种总是指向平衡位置的力称为回复力
正是回复力的作用，使琴弦来回振动。
产生振动的条件：有回复力
回复力可以是一个力提供也可以是几个力的合力提供，是以效果命名的力。
平衡位置：指物体所受回复力为零的位置
2 简谐运动及其特征
弹簧振子是一种理想模型。弹簧一端固定，另一端连接一个可视为质点的物体，不计弹簧质量，物体置于光滑水平面上，这样构成的振动系统称为弹簧振子。
从能量的角度看，弹簧振子在振动的过程只有弹簧的弹力做功，机械能守恒，系统的动能和弹性势能相互转换。
物体处于平衡位置O 时，弹簧为原长，物体所受的弹力为 0;
将物体向右拉至B后由静止释放，由于弹簧被拉长，会对物体施加向左的指向平衡位置的弹力，使物体向平衡位置运动；
到达平衡位置时，物体所受弹力为 0, 但由于惯性，会继续向左运动并挤压弹簧，弹簧对物体施加向右的指向平衡位置的弹力，阻碍其继续向左运动，直至速度减小为 0, 到达位置 C处；
此后，在弹力的作用下，物体改变运动方向，返回位置B,……这样在平衡位置附近往复运动，形成振动。
物体所受弹簧的弹力提供了回复力
取平衡位置O为 x 轴的原点，向右为 x 轴的正方向。
回复力方向始终与位移的方向相反
x
x
根据胡克定律，回复力大小与位移的大小成正比
①x是相对平衡位置的位移
②k是弹簧的劲度系数
③负号表示力与位移的方向相反
物体所受回复力的大小与位移大小成正比，并且方向总指向平衡位置的运动，叫简谐运动。
设物体质量为m,据牛顿第二定律可得物体加速度
加速度的大小与位移成正比，方向与位移方向相反。
简谐运动具有加速度的大小与位移大小成正比，方向与位移方向相反的运动特征。
0→B B B →O O O→A A A→O
位移x 大小
方向
回复力F 大小
方向
加速度a 大小
方向
速度v 大小
方向
振子动能
弹性势能
总能量
振子位置
物理量
（填“增”“减”“+”“-”“最大”“0”）
增
+
增
-
增
-
减
+
最大
+
最大
-
最大
-
0
减
+
减
-
减
-
增
-
0
0
0
最大
-
增
-
增
+
增
+
减
最大
-
最大
+
最大
+
0
-
减
-
减
+
减
+
增
+
增
减
0
增
最大
减
减
0
增
最大
减
0
增
最大
不变
不变
不变
不变
4、远离平衡位置有什么特征？
位移方向（F、a）的转折点
速度方向的转折点
位移、速度方向相反
位移、速度方向相同
速度大小增大
速度大小减小
1. 平衡位置是什么的转折点呢？
2、最大位移 是什么的转折点呢？
3、衡位置有什么特征？
物理情境
时间对称 tOB＝tBO＝tOA＝tAO，tOD＝tDO＝tCO＝tOC，
tDB＝tBD＝tAC＝tCA
速度 对称 (1)物体连续两次通过同一点(非最大位移的点)的速度大小相等，方向相反
(2)物体经过关于O对称的两点(非最大位移的点，)的速度大小相等，方向可能相同，也可能相反
动能 对称 (1)物体连续两次经过同一点(如D点)的动能相等
(2)物体经过关于O点对称的两点(如C与D两点)的动能相等
位移、回复力、 加速度对称 (1)物体连续两次经过同一点(如D点)位移、回复力、加速度大小相等，方向相同
(2)物体经过关于O点对称的两点(如C与D两点)的位移、回复力、加速度大小相等，方向相反
让弹簧下端挂一重物，上端固定，组成竖立方向的弹簧振子。先让弹簧振子处于自然静止状态，再向下拉动重物。重物便上下往复振动。这样的运动是简谐运动吗？
设重物所受的重力为G，弹簧的劲度系为k，重物处于平衡位置时弹簧的伸长量为x1，则
G=kx1
设重物向下偏离平衡位置的位移为x时，弹簧的伸长量为x2，则
x =x2 – x1
取竖直向下为正方向，则此时弹簧振子的回复力
F=G-kx2=kx1-kx2=-kx
所以，竖直方向的弹簧振子的运动是简谐运动。
F
G
1、下图中振子由A点运动到O点的过程中，关于它的运动情况，下列说法中正确的是（ ）
A、做加速度不断减小的加速运动
B、做加速度不断增大的加速运动
C、做加速度不断减小的减速运动
D、做加速度不断增大的减速运动
A
2．做简谐运动的弹簧振子除平衡位置外，在其他位置时，关于它的加速度方向，下列说法正确的是( 　)
A．一定与速度方向相同
B．有时与速度方向相同，有时与速度方向相反
C．总是指向平衡位置
D．总是与位移方向相反
BCD
3. 关于简谐运动，下列说法正确的是（ ）
A. 物体所受的回复力始终指向平衡位置，方向不变；
B. 如果物体的速度越来越大，加速度一定越来越小；
C. 在恒力作用下，物体不可能做简谐运动；
D. 物体的加速度方向和速度方向有时相同，有时相反；
4.做简谐运动的弹簧振子，当它每次经过同一位置时，下列物理量相同的是（ ）
A. 速度　　 　B. 加速度　 　C. 动能　 　D. 动量
5. 做简谐运动的物体，其加速度 a 随位移 x 变化的规律应是
6. 某鱼漂的示意图如图所示，O、M、N 为鱼漂上的三个点。当鱼漂静止时， 水面恰好过点 O。用手将鱼漂向下压，使点 M 到达水面，松手后，鱼漂会 上下运动，上升到最高处时，点 N 到达水面。不考虑阻力的影响，下列说 法正确的是 （ ）
A. 鱼漂的运动是简谐运动；
B. 点 O 过水面时，鱼漂的速度最大；
C. 点 M 到达水面时，鱼漂具有向下的加速度 ；
D. 鱼漂由上往下运动时，速度越来越大；
谢谢！

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