粤教版高中物理选修3-4全册课件

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二、描述简谐运动特征的物理量 1.全振动:振子以相同的速度相继通过某一点所经历的过程。 2.周期和频率 做简谐运动的物体完成一次全振动所需要的时间叫做振动的周期, 用T表示。单位时间内完成振动的次数叫做振动的频率,用f表示。 1 周期和频率都是表示物体振动快慢的物理量。它们的关系 T= 。 ������ -1 在国际单位制中,周期的单位是s,频率的单位是Hz,1 Hz=1s 。
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一、弹簧振子 1.平衡位置:振子原来静止时的位置。 2.机械振动:物体在平衡位置附近做的往复运动,简称振动。 3.弹簧振子:它是质点和轻弹簧组成的系统的总称,是一个理想 化模型。 4.弹簧振子的位移—时间曲线 建立坐标系:以小球的平衡位置为坐标原点,沿着它的振动方向 建立坐标轴。小球在平衡位置右边时它对平衡位置的位移为正, 在左边时为负。 5.简谐运动:物体偏离平衡位置的位移随时间做正弦或余弦规 律而变化的运动,它是一种非匀变速运动,它的加速度在不同的位 移都不相同,表明物体在运动过程中总是受到一个变力的作用。
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如图所示为某弹簧振子的振动图象,它是一条正弦曲线。有的 同学认为既然其振动图象是正弦曲线,那么其运动轨迹也应该是 正弦曲线。结合水平方向的弹簧振子讨论一下,这种说法对吗?为 什么?
提示: 不对。因为振动图象不是运动轨迹,而是振子相对于平 衡位置的位移随时间的变化规律,如图所示,水平方向的弹簧振子 振动时,振子在A'—O—A之间往复运动,则其运动轨迹是线段A'A。
解析:振子平衡位置的定义为振子原来静止时的位置,故A 错,B对。振子的位移为从平衡位置指向某时刻所在位置的有向 线段,据题意可判断C对,D错。 答案:BC
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二、简谐运动的图象 1.图象特点:简谐运动的位移与时间的关系遵从正弦函数规律。 2.振动图象是振子的位移随时间的变化规律,根据振动图象: (1)可直接读出振子在某一时刻相对于平衡位置的位移大小; (2)可直接读出振子振动的振幅; (3)可判断某一时刻振动物体的速度方向和加速度方向,以及它 们的大小和变化趋势。
粤教版高中选修3-4
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学习 目标
重点 难点
1.知道什么是简谐运动。 2.知道简谐运动是一种理想化模型以及在什么条件下可以 把实际发生的振动看作简谐运动,知道简谐运动的意义。 3.初步认识简谐运动的基本特征——周期性;知道什么是 振幅、周期和频率; 理解周期和频率的关系。 4.知道什么是振动物体的固有周期和固有频率。 5.初步了解简谐运动的图象——位移— 时间曲线,并且知 道它是一条正弦或余弦曲线 1.理解简谐运动图象的物理意义。 2.会根据简谐运动图象判断位移和速度的变化关系
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3.振幅 振动物体在振动过程中离开平衡位置的最大距离叫做振动的振 幅。振幅是标量,用A表示,单位是米(m),常用单位还有厘米(cm) 等。振幅是反映振动强弱的物理量,振幅越大表示振动越强。 4.固有频率和固有周期 弹簧振子的频率只与弹簧的劲度系数和振子质量有关,与振幅 无关,因此其频率又叫固有频率,其周期又叫固有周期。
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【例1】 (多选)下列关于弹簧振子的说法中,正确的是( A.任意的弹簧和任意的小球都可以构成弹簧振子 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.弹簧振子的小球一旦振动起来就不能停下
)
思路分析一个弹簧和一个小球能否构成弹簧振子,需要根据弹簧振 子的结构特点来分析。 解析:弹簧和小球组成的系统能否构成弹簧振子是有条件的,由条件 可知,选项A、C错误,B正确;由于弹簧振子是一个理想模型,忽略摩擦 等阻力的影响,故弹簧振子的小球一旦振动起来就不能停下,选项D正 确。 答案:BD
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3.简谐运动的速度 (1)物理含义:速度是描述振子在平衡位置附近振动快慢的物理 量。在所建立的坐标轴(也称“一维坐标系”)上,速度的正负号 表示振子运动方向与坐标轴的正方向相同或相反。 (2) 特点:如图所示为一简谐运动的模型,振子在O点速度最大,在A、 B两点速度为零。 4.简谐运动的加速度 ������������ a=(1)计算方法: ������ ,式中m表示振子的质量,k表示比例系 数,x表示振子距平衡位置的位移。 (2)特点:加速度大小与位移成正比,方向只在平衡位置发生改 变。
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(多选)如图所示,弹簧下端悬挂一钢球,上端固定,它们组成一 个振动的系统。用手把钢球向上托起一段距离,然后释放,钢球便 上下振动起来,若以竖直向下为正方向,下列说法正确的是( ) A.钢球运动所能达到的最低处为平衡位置 B.钢球原来静止时的位置为平衡位置 C.钢球振动到距原静止位置下方3cm处时位移为3cm D.钢球振动到距原静止位置上方2cm处时位移为2cm
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物理模型是从生活实际中抽象出来的理想模型,它是忽略次要 因素、突出主要因素而形成的。在弹簧振子模型中,忽略的次要 因素是什么?突出的主要因素又是什么?
答案:弹簧振子模型忽略的次要因素是球与杆的摩擦、 弹簧的质量(即所谓的“轻弹簧”),突出的主要因素是 弹簧的弹性和球的质量。
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一、弹簧振子与简谐运动的特点 1.实际物体看作弹簧振子的条件 (1)弹簧的质量比小球的质量小得多,可以认为质量集中于振子 (小球); (2)当与弹簧相接的小球体积较小,可以认为小球是一个质点; (3)当水平杆足够光滑时,可以忽略弹簧以及小球与水平杆之间 的摩擦力; (4)小球从平衡位置拉开的位移在弹簧的弹性限度内。 2.简谐运动的位移 位移的表示方法:以平衡位置为坐标原点,以振动所在的直线为 坐标轴,规定正方向,则某时刻振子偏离平衡位置的位移可用该时 刻振子所在位置的坐标来表示。