
高中階段我們學(xué)過的運(yùn)動形式有哪些? (提示:按運(yùn)動軌跡分類)
這些運(yùn)動的共同點(diǎn)是什么?
?也稱這中心為平衡位置
“中心”意味著具有“對稱性”
知道一次完整的運(yùn)動情況可推之后的運(yùn)動情況
“往復(fù)”意味著具有“周期性”?
1、知道什么是機(jī)械振動,什么是彈簧振子;2、知道什么樣的振動是簡諧運(yùn)動;3、明確簡諧運(yùn)動的位移-時間圖像的物理意義,能根據(jù)圖像判定振子在振動過程中的位移、速度、加速度的變化規(guī)律。
1、定義:物體在平衡位置附近的往復(fù)運(yùn)動。2、特點(diǎn):(1)平衡位置——“對稱性”(2)往復(fù)運(yùn)動——“周期性”
1.(多選)下列幾種運(yùn)動屬于機(jī)械振動的是( )A.乒乓球在地面上的上下運(yùn)動B.彈簧振子在豎直方向的上下運(yùn)動C.秋千在空中來回運(yùn)動D.浮于水面上的圓柱形玻璃瓶上下振動
【解析】選BCD 機(jī)械振動是物體在平衡位置兩側(cè)做往復(fù)運(yùn)動,乒乓球的上下運(yùn)動不是在平衡位置兩側(cè)的往復(fù)運(yùn)動,A錯誤,BCD正確.
1、定義:把一個有小孔的小球連接在彈簧的一端,彈簧的另一端固定,小球套在光滑的桿上,能夠自由滑動。小球和彈簧組成的系統(tǒng)稱為彈簧振子。
2、理性化模型:(1)不計阻力(2)彈簧的質(zhì)量與小球相比可以忽略。(3)小球從平衡位置被拉開的位移在彈性限度內(nèi)。
把小球拉向右方,然后放開,它就在平衡位置附近運(yùn)動起來。
總是在豎直方向的平衡位置附近的往復(fù)運(yùn)動。
知識點(diǎn)三、彈簧振子的位移-時間圖像
1.建立坐標(biāo)系以小球的平衡位置為坐標(biāo)原點(diǎn),沿著它的振動方向建立坐標(biāo)軸。
以水平彈簧振子為例:規(guī)定小球在平衡位置右邊時它對平衡位置的位移為正,在左邊時為負(fù)。
2.振子的位移通常說的振子的位移是指某時刻的位移,即振子相對平衡位置的位移。例如:振子在MM′之間振動,O為平衡位置,t1時刻振子在M點(diǎn)的位移為xM,t2時刻振子在N點(diǎn)的位移為xM′;
要想得到位移與時間的關(guān)系,關(guān)鍵在于記錄不同時刻小球的位置,為了便于分析,最好是相等時間間隔的位置。 利用頻閃照相、照相機(jī)連拍,或用攝像機(jī)攝像后逐幀觀察的方式,都可以得到相等時間間隔的不同時刻小球的位置。
3.x-t圖像選取小球平衡位置為坐標(biāo)原點(diǎn),橫坐標(biāo)表示振子振動的時間t,縱坐標(biāo)表示振子相對平衡位置的位移x。
4.x--t圖象物理意義反映了振子的位移隨時間的變化規(guī)律。小球的位置坐標(biāo)反映了小球相對于平衡位置的位移。
1.如圖所示,彈簧下端懸掛一鋼球,上端固定組成一個振動系統(tǒng),用手把鋼球向上托起一段距離,然后釋放,下列說法正確的是( ) A. 鋼球運(yùn)動過程中的最高處為平衡位置 B. 鋼球運(yùn)動過程中的最低處為平衡位置 C. 鋼球速度為零處為平衡位置 D. 鋼球原來靜止時的位置為平衡位置
2.彈簧振子在光滑水平面上做機(jī)械振動,在振子向平衡位置運(yùn)動的過程中 ( )A. 振子所受的彈力逐漸增大 B. 振子的位移逐漸增大 C. 振子的速度逐漸減小 D. 振子的加速度逐漸減小
應(yīng)注意,振子的位移是指質(zhì)點(diǎn)由平衡位置指向物體所在位置的有向線段,向平衡位置運(yùn)動時位移逐漸減小,彈力也逐漸減小,由牛頓第二定律a=F/m即可判斷。
(1)驗證法:假定是正弦曲線,可用刻度尺測量它的振幅和周期,寫出對應(yīng)的表達(dá)式,然后在曲線中選小球的若干個位置,用刻度尺在圖中測量它們的縱坐標(biāo)(位移),將每一個測量位移所對應(yīng)的橫坐標(biāo) (時間)代入正弦函數(shù)表達(dá)式求出函數(shù)值,比較函數(shù)值與測量值,如果相等,則這條曲線就是一條正弦曲線。(2)擬合法:測量小球在各個位置的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo),把測量值輸入計算機(jī)中,作出這條曲線,然后按照計算機(jī)提示用一個周期性函數(shù)擬合這條曲線,看一看彈簧振子的x--t的關(guān)系是否可以用什么函數(shù)表示。
1.簡諧運(yùn)動(1)如果物體的位移與時間的關(guān)系遵從正弦函數(shù)的規(guī)律,即它的振動圖像(x-t 圖像)是一條正弦曲線,這樣的振動是一種簡諧運(yùn)動。(2)簡諧運(yùn)動是最基本、最簡單的振動。2.對簡諧運(yùn)動圖象(x-t圖象)的認(rèn)識(1)形式:正(余)弦曲線.(2)物理意義:表示振動的質(zhì)點(diǎn)在不同時刻偏離平衡位置的位移,是位移隨時間的變化規(guī)律。
(3)獲取信息①任意時刻質(zhì)點(diǎn)位移的大小和方向②任意時刻質(zhì)點(diǎn)的振動方向:看下一時刻質(zhì)點(diǎn)的位置,如圖中a點(diǎn),下一時刻離平衡位置更遠(yuǎn),故a此刻向上振動.
③任意時刻質(zhì)點(diǎn)的速度、加速度、位移的變化情況及大小比較:看下一時刻質(zhì)點(diǎn)的位置,判斷是遠(yuǎn)離還是靠近平衡位置.若遠(yuǎn)離平衡位置,則速度越來越小,加速度、位移越來越大.若靠近平衡位置,則速度越來越大,加速度、位移越來越小。
(4)簡諧運(yùn)動的位移和與一段時間內(nèi)位移的區(qū)別 振動位移是從平衡位置指向振子某時刻所在位置的有向線段,方向為平衡位置指向振子所在位置,大小為平衡位置到該位置的距離。
在tl時刻振子的位移為xl,t2時刻的位移為x2,t4時刻為x4
一段時間內(nèi)的位移是指從初位置指向末位置的有向線段,從tl時刻到t2時刻的位移為x2-x1,從tl時刻到t4時刻的位移為x4 - x1。
1、關(guān)于水平放置的彈簧振子的運(yùn)動,下列說法正確的是( )A.若位移為負(fù)值,則速度一定為正值,加速度也一定為正值B.振子通過平衡位置時,速度為零,加速度最大C.振子每次通過平衡位置時,加速度相同,速度也一定相同D.振子每次通過同一位置時,其速度不一定相同,但加速度一定相同
2、(多選)對于彈簧振子的簡諧運(yùn)動,下述說法正確的是( )A.振子通過平衡位置時,加速度最小B.振子在最大位移處時,速度最大C.振子在連續(xù)兩次通過同一位置時,速度相同D.振子連續(xù)兩次通過同一位置時,動能相同
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