:..学科物理版本人教版期数42年级高一编稿老师刘敏审稿教师【同步教育信息】:简谐振动、、难点:(一)、作运球动作、手的高度一定,球在手与地面之间往复运动,以球为研究对象,球的运动是否可称为机械振动,是否是简谐振动?答:球的运动是机械振动,但不是简谐振动。?答:一般质点位移为初位置指向末位置的有向线段,所有的简谐振动取了一个共同的参考点——平衡位置。位移均为相对于平衡位置的位移,质点某时刻的“位置”确定,位移确定,与运动速度方向无关。,每次经过同一位置时,具有相同的:(1)位移x,(2)回复力F,(3)加速度a,(4)速度v,(5)动量P,(6)动能Ek,(7)势能EP(包括弹性势能),(8)机械能E(=Ek+Ep)。答:如图所示:弹簧振子在竖直方向,绕平衡位置作简谐振动,某时刻t,位于P点位移x:从O→P,x>0,大小、方向确定(证明:在某点P,弹簧形变(x0+x),其中x0为物体位置在O点时,弹簧形变量。在O点,有∑F=0。方向与x反向,x为质点关于平衡位置的位移速度v有可能,由O→P或由P→O,方向不同。动量:P=mv,可能,O→P或P→O,方向不同。能相同,且系统机械能守恒。所以,Ek确定。结论:简谐振动,在同一位置上,具有相同的位移、回复力、加速度、动能、势能(弹性势能)、机械能。以上各量均由位置决定。注意正确理解振幅、周期和频率概念。这节课,我们研究另一个典型的振动系统——摆。(二)——理想振动模型如图所示,如果悬挂小球的细线的伸缩和质量可以忽略,线长又比球的直径大得多,这样的装置就叫做单摆。单摆是实际摆的理想化的物理模型。摆长:为悬点到摆球质心的距离。(1)不计阻力(无阻尼):在研究摆球沿圆弧的运动情况时,可以不考虑与摆球运动方向垂直的力,而只考虑沿摆球运动方向的力。当摆球运动到任一点P时,如图所示,重力G沿圆弧切线方向的分力G1=mgsinq是沿摆球运动方向的力,正是这个力提供了使摆球振动的回复力F=G1=mgsinq。其中l为摆长,x为摆球偏离平衡位置的位移,负号表示回复力F与位移x的方向相反。可见,在偏角很小的情况下,单摆所受的回复力与偏离平衡位置的位移成正比而方向相反,单摆做简谐运动。其位移x、回复力F、加速度、速度等均随时间周期性变化。(频率)实验研究(1)取摆长l相同,质量不同的两摆,如图所示:记录完成一次周期性变化的时间——周期T结论:;。(2)改变两球振幅(q<5°)结论:。(3)改变摆长,如图所示:结论:,周期短;摆长不同,周期不同。荷兰物理学家惠更斯(1629—1695)研究了单摆的振动,发现单摆做简谐运动的周期T跟摆长l的二次方根成正比,跟重力加速度g的二次方根成反比,跟振幅、摆球的质量无关,并且确定了如下的单摆周期的公式:仅由l——摆长及当地g——。惠更斯利用摆的等时性发明了带摆的计时器,摆的周期可以通过改变摆长来调节,计时很
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