第2章 第1节　简谐运动—2020-2021学年同步新教材鲁科版（2019）高中物理选择性必修第一册讲义

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第1节　简谐运动
学习目标：1.[物理观念]知道机械振动和回复力的概念．　2.[物理观念]知
道弹簧振子的组成和振动情况．　3.[科学思维]理解振动的平衡位置和位移．
4.[科学思维]掌握简谐运动的特点以及回复力、加速度、速度随位移变化的规律．
一、机械振动
1．定义
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．
2．平衡位置
振动物体所受回复力为 0的位置．
3．回复力
(1)方向：总是指向平衡位置．
(2)作用效果：总是要把振动物体拉回到平衡位置．
(3)来源：回复力是根据力的作用效果命名的力．可能是几个力的合力，也
可能是由某一个力或某一个力的分力来提供．
二、简谐运动及其特征
1．弹簧振子
弹簧振子是一种理想模型，其主要组成部分是一个质量可以忽略不计的 弹
簧和一个可视为质点的物体．
2．简谐运动
(1)定义：如果物体所受回复力的大小与位移大小成正比，方向总是与位移
方向相反的运动称为简谐运动．如弹簧振子的振动．
(2)简谐运动的动力学特征：回复力 F＝－ kx .
(3)简谐运动的运动学特征：a＝－ x .
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)机械振动是匀速直线运动． (×)
(2)机械振动是物体在平衡位置附近所做的往复运动． (√)
(3)弹簧振子是一种理想化的模型． (√)
(4)在F＝－kx 中，负号表示回复力总是小于零的力． (×)
2．(多选)下列关于振动的回复力的说法正确的是(　　)
A．回复力方向总是指向平衡位置
B．回复力是按效果命名的
C．回复力一定是物体受到的合力
D．回复力由弹簧的弹力提供
AB　[回复力是按效果命名的，是指向平衡位置使振动物体回到平衡位置
的力，可以由某个力或某几个力的合力提供，也可以由某个力的分力提供，故
A、B正确，C错误；在水平弹簧振子中弹簧的弹力提供回复力，但在其他振动
中，不一定由弹簧弹力提供，D错误．]
3．(多选)如图所示，当振子由 A向O运动时，下列说法中正确的是(　　)
A．振子的位移大小在减小
B．振子的运动方向向左
C．振子的位移方向向左
D．振子所受的回复力在减小
ABD　[本题中位移的参考点应是 O点，所以 C错误；由于振子在 O点的
右侧由 A向O运动，所以振子的位移方向向右，且大小在不断减小，回复力的
大小和位移成正比，故减小，正确答案为 A、B、D.]
平衡位置与回复力
如图所示，竖直方向的弹簧振子模型，思考
(1)在平衡位置处，弹簧的弹力等于零吗？
(2)该弹簧振子的回复力是由什么力提供的？
提示：(1)不等于零．
(2)由小球重力和弹簧的弹力的合力提供．
1．对简谐运动的平衡位置的认识：
(1)从物体受力特点看：物体在平衡位置所受合力不一定为零，而是沿振动
方向的合力为零．
(2)从速度角度看：平衡位置是振动中速度最大的位置．
2．机械振动的特点
(1)物体在平衡位置附近做往复运动．
(2)机械振动是一种周期性运动．
3．回复力的理解
(1)回复力的方向总是指向平衡位置．总与简谐运动位移的方向相反．
(2)回复力的效果是使偏离平衡位置的物体返回到平衡位置，是产生振动的
条件．
(3)回复力可以是振动物体所受的某一个力，也可以是物体所受几个力的合
力．
【例 1】　如图所示，对做简谐运动的弹簧振子 M的受力情况分析正确的
是(　　)
A．重力、支持力、弹簧的弹力
B．重力、支持力、弹簧的弹力、回复力
C．重力、支持力、回复力、摩擦力
D．重力、支持力、摩擦力、弹簧的弹力
A　[弹簧振子的简谐运动中忽略了摩擦力，C、D错；回复力为效果力，
受力分析时不分析此力，B错；故振子只受重力、支持力及弹簧给它的弹力，A
对．]
[跟进训练]
1．(多选)关于振动物体的平衡位置，下列说法正确的是(　　)
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