2.1 简谐运动 课件-2023-2024学年高二上学期物理鲁科版(2019)选择性必修第一册

所有的振动都需要回复力，但是不是所有的回复力都满足F=-kx 因此，并不是所有的振动都是简谐振动
小球在两个斜面间来回滚动的过程是简谐运动吗？
小球在同一个斜面上滚动时回复力是不变的，F Kx
所以不是简谐运动。
书P39
AB 多选
靠近平衡位置：速度越大、动能越大，而位移、回复力、加速度、弹性势能越小 物理量 振子位置 O→B B B →O O O→C C C→O
位移x
大小 增大 最大 减小 方向 + + +
0
增大 最大 减小 - --
大小 回复力F 方向
增大 最大
-
-
减小 -
0
增大 最大 减小 + ++
大小 加速度a 方向
增大 最大
第2章 机械振动
第1节 简谐运动
往复
01 机械振动 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。 平衡位置是指物体不振动时静止的位置。
平衡位置
平
衡 位
振动的轨迹不一定是平直衡位线置，也可能是曲线
置
F
F
平衡位置
琴弦
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。
PS. 机械振动中最简单、最基本的是简谐运动/简谐振动 但是机械运动中最简单最基本的定是律匀可设速得物直物体线体质加量运速为动度m。,据牛顿第二
简谐运动是变加速运动
加速度的大小与位移成正比，
简谐运动的加速度具有大小与位移方大向与小位成移正方比向，相反。 方向与位移方向相反的运动特征
简谐运动回复力、位移、加速度、速度的变化特点
弹性势能 增大 最大 减小 0 增大 最大 减小
远离 平衡位置
靠近
远离
平衡位置 平衡位置
靠近 平衡位置
⑤物体每次经过同一位置时，同一物理量不一定相同 其位移、回复力、加速度、弹性势能和动能相同 速度的大小相同，但是速度的方向不相同
书P39
多选
多选
BCD
BC B
1.若位移为负值,则速度一定为正值,加速度也一定为正值（× ） 2.振子通过平衡位置时,速度为零,加速度最大（× ） 3.振子每次通过同一位置时,其速度不一定相同,但加速度一定相同（√）
总之，只要琴弦偏离平衡位置，它总会受到 指向平衡位置的弹力。
回复力：总是指向平衡位置的力
理解：① 回复力的方向总是指向平衡位置 ②回复力是一个效果力，可由振动物体受到的某一个力来提供，也可 由振动物体受到的几个力的合力来提供。 ③回复力是产生振动的条件，它使物体总是在平衡位置附近振动。
平衡位ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ是指物体所受回复力为0的位置
4.平衡位置就是物体振动范围的中心位置（× ） 5.机械振动的位移是指以平衡位置为起点的位移（√） 6.机械振动的物体运动的路程越大发生的位移也越大（× ） 7.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（× ） 8.当简谐运动的位移减小时，加速度减小，速度也减小（ × ）
简谐运动特点小结
②最大位移处：位移、回复力、加速度、弹性势能最大，速度、动能为0
物理量 振子位置 O→B B
位移x 回复力F 加速度a
大小 方向 大小 方向 大小 方向
增大
+ 增大
-
增大 -
最大 +
最大 -
最大 -
速度v
大小 方向
减小 +
0
动能 减小 0 弹性势能 增大 最大
B →O O
减小 0 +
减小 0 -
减小 0 -
1、回复力大小与位移成正比，且方向相反，总是指向平衡位置。
2、简谐运动是一种理想化的运动，振动过程无阻力，系统机械能守恒。
3、简谐运动是一种非匀变速运动，加速度与位移成正比，且方向相反
4、简谐运动具有周期性。
5、简谐运动具有对称性。
关于平衡位置对称的两点 ①时间对称
②速率对称、动能对称 ③加速度、位移、回复力大小对称
物理量 振子位置 O→B B B →O O O→C C C→O
位移x
大小 增大 最大 减小 方向 + + +
0
增大 最大 减小 - --
大小 回复力F 方向
增大 最大
-
-
减小 -
0
增大 最大 减小 + ++
大小 加速度a 方向
增大 最大
-
-
减小 -
0
增大 最大 减小 + ++
速度v
大小 方向
减小 +
弹簧振子的位移：从平衡位置指向物体 现在位置的有向线段
★回复力方向始终与位移的方向相反
弹
x
簧
振
子
k 是弹簧的劲度系数，x 是物体相对平衡位
x
置的位移，负号表示力与位移的方向相反。
★回复力大小与位移的大小成正比
02 简谐运动及其特征 也称简谐振动
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。
两种情况下，物体的受力情况如何？ 系统的机械能守恒吗？
水平情况：物体受弹力、重力、支持力 竖直情况：物体受弹力、重力
物体所受弹簧的弹力提供了回复力
对振子平衡位置的理解： （1）振子的平衡位置不一定是弹簧的原长； （2）位于平衡位置时，小球所受合力为0； （3）振动到平衡位置时，小球速度最大。
取平衡位置O为 x 轴的原点，向右为 x 轴的正方向。
增大 最大 --
增大 最大 减小 0
O→C C C→O
增大 最大 减小 - --
增大 最大 减小
+ ++ 增大 最大 减小
+ ++
减小 0 增大
-
+
减小 0 增大 增大 最大 减小
③回复力和加速度方向总是相同，大小都与位移成正比，都与位移反向
远离平衡位置：速度越小、动能越小、而位移、回复力、加速度、弹性势能越大
-
-
减小 -
0
增大 最大 减小 + ++
速度v
大小 方向
减小 +
0
增大 最大 减小 0
-
-
-
增大 +
动能 减小 0 增大 最大 减小 0 增大
弹性势能 增大 最大 减小 0 增大 最大 减小
远离 平衡位置
靠近
远离
平衡位置 平衡位置
靠近 平衡位置
④物体速度和位移的方向不一定相同
物理量 振子位置 O→B B B →O O O→C C C→O
0
增大 最大 减小 0
-
-
-
增大 +
动能 减小 0 增大 最大 减小 0 增大 弹性势能 增大 最大 减小 0 增大 最大 减小
①平衡位置：位移、回复力、加速度、弹性势能为0，速度、动能最大
简谐运动回复力、位移、加速度、速度的变化特点
物理量 振子位置 O→B B B →O O O→C C C→O
位移x
大小 增大 最大 减小 方向 + + +
0
增大 最大 减小 - --
大小 回复力F 方向
增大 最大
-
-
减小 -
0
增大 最大 减小 + ++
大小 加速度a 方向
增大 最大
-
-
减小 -
0
增大 最大 减小 + ++
速度v
大小 方向
减小 +
0
增大 最大 减小 0
-
-
-
增大 +
动能 减小 0 增大 最大 减小 0 增大 弹性势能 增大 最大 减小 0 增大 最大 减小
判断一下这几个振动的回复力是由谁提供的
回复力的方向不一定和合力方向相同 振动过程中，物体到达平衡位置时不一定处于平衡状态
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，简称振子
弹簧振子的两个要点：不计弹簧质量（轻弹簧）、不计阻力
位移x
大小 增大 最大 减小 方向 + + +
0
增大 最大 减小 - --
大小 回复力F 方向
增大 最大
-
-
减小 -
0
增大 最大 减小 + ++
大小 加速度a 方向
增大 最大
-
-
减小 -
0
增大 最大 减小 + ++
速度v
大小 方向
减小 +
0
增大 最大 减小 0
-
-
-
增大 +
动能 减小 0 增大 最大 减小 0 增大