第1节 简谐运动
1.了解什么是机械振动,认识自然界和生产、生活中的振动现象。
2.认识弹簧振子这一物理模型,理解振子的平衡位置和位移随时间变化的图象。
3.理解简谐运动的概念和特点,知道简谐运动的图象是一条正弦曲线。
4.能够利用简谐运动的图象判断位移和速度等信息。
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:振子在平衡位置附近的往复运动,简称振动。
3.弹簧振子:如图所示,小球套在光滑杆上,如果弹簧的质量与小球相比可以忽略,小球运动时空气阻力也可以忽略,把小球拉向右方,然后放开,它就在平衡位置附近运动起来。这种由小球和弹簧组成的系统称为弹簧振子,有时也简称为振子,弹簧振子是一种理想化模型。
二、弹簧振子的位移—时间图象
1.振动位移:可用从平衡位置指向振子所在位置的有向线段表示。
2.位移—时间图象:以小球的平衡位置为坐标原点,用横坐标表示振子振动的时间,纵坐标表示振子相对平衡位置的位移,建立坐标系,得到位移随时间变化的情况——振动图象。
3.物理意义:反映了振子的位移随时间的变化规律。
4.特点:弹簧振子的位移—时间图象是一条正(余)弦曲线。
三、简谐运动
1.定义:如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律,即它的振动图象(xt图象)是一条正弦曲线,这样的振动叫做简谐运动。
2.特点:简谐运动是最简单、最基本的振动,其振动过程关于平衡位置对称,是一种往复运动。弹簧振子的运动就是简谐运动。
3.简谐运动的图象
(1)简谐运动的图象是振动物体的位移随时间的变化规律。
(2)简谐运动的图象是正弦曲线。
判一判
(1)竖直放于水面上的圆柱形玻璃瓶的上下运动是机械振动。( )
(2)物体的往复运动都是机械振动。( )
(3)弹簧振子的位移是从平衡位置指向振子所在位置的有向线段。( )
(4)简谐运动的图象表示质点振动的轨迹是正弦或余弦曲线。( )
(5)只要质点的位移随时间按正弦函数的规律变化,这个质点的运动就是简谐运动。( )
(6)简谐运动的平衡位置是速度为零时的位置。( )