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第十一章机械振动
1.简谐运动
【学习目标】
1.了解什么是机械振动
2.掌握简谐运动回复力的特征
3.掌握从图形图像分析简谐振动位移随时间变化的规律
4.通过简谐运动图像分析回复力,加速度速度随时间变化规律
【重点难点】
1. 形成简谐运动的概念和认识它的位移与时间的函数图像;
2. 简谐运动位移与时间函数关系的建立。
【课前预习】
一、机械振动
1.定义: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。
2.产生振动的必要条件:①有回复力存在;②阻力足够小。
3.回复力的特点:回复力是使物体回到平衡位置的力,它是按力的作用效果命名的,回复力可能是一个力,也可能是一个力的分力,还可能是几个力的合力。回复力的方向始终指向平衡位置,回复力是时刻变化的力。
二、简谐运动
1.物体在跟位移成正比,而且总是指向平衡位置的力作用下的振动叫简谐运动。
2.回复力F和加速度a与位移x的关系:, 。
注意:①“—”号表示回复力的方向与位移方向相反,即总是指向平衡位置。②k是比例系数,不能理解成一定是弹簧的劲度系数,只有弹簧振子,才等于劲度系数。③机械振动不一定是简谐运动,简谐运动是最简单、最基本的振动。
3.偏离平衡位置的位移:由于振子总是在平衡位置两侧移动,如果我们以平衡位置作为参考点来研究振子的位移就更为方便。这样表示出的位移称为振动的位移。它的大小等于该点与平衡位置之间的距离,方向由平衡位置指向物体所在位置。
注意:偏离平衡位置的位移是以平衡位置为起点,以平衡位置为参考位置。某段时间内的位移,是默认以这段时间内的初位置为起点。
4.简谐运动的对称性:做简运动的质点,在距平衡位置等距离的两点上时,具有大小相等的速度和加速度,在O点左右相等的距离上的运动时间也是相同的。
【预习检测】
1. 简谐运动属于下列哪一种运动( )
A.匀速运动B.匀变速运动
C.非匀变速运动D.机械振动
2. 弹簧振子在光滑水平面上做简谐运动,在振子向平衡位置运动的过程中( )
A.振子所受的弹力逐渐增大
B.振子的位移逐渐增大
C.振子的速度逐渐减小
D.振子的加速度逐渐减少
3. 如图所示,为质点P在0—4 s内的振动图象,下列叙述正确的是( )
A.再过1 s,该质点的位移是正向最大
B.再过1 s,该质点的速度方向向上
C.再过1 s,该质点的加速度方向向上
D.再过1 s,该质点的加速度最大
【参考答案】
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