第2章 第1节 简谐运动 讲义—2021-2022学年新教材鲁科版(2019)高中物理选择性必修第一册
第1节 简谐运动
[核心素养·明目标]
核心素养 学习目标
物理观念 知道机械振动和回复力的概念,了解弹簧振子的组成和振
动情况.
科学思维 理解振动的平衡位置和位移,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.
科学探究 能用实验探究简谐运动的各种物理量的变化规律.
科学态度与
责任 体会简谐运动之美,能解释相关的生活现象.
知识点一 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.
回复力是效果力,在受力分析中仍是重力、弹力、摩擦力等,不
要添加.
1:思考辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)平衡位置即速度为零时的位置.(×)
(2)机械振动是匀速直线运动. (×)
(3)机械振动是物体在平衡位置附近所做的往复运动. (√)
知识点二 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: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 .
F=-kx 和a=-x的负号表示回复力、加速度与位移的方向相反.
2:思考辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)弹簧振子是一种理想化的模型.(√)
(2)在F=-kx 中,负号表示方向,不表示大小. (√)
(3)弹簧振子的加速度方向一定与位移相同. (×)
3:填空
弹簧振子的加速度随着位移的增大而增大,随着位移的减小而减小,在平
衡位置处,加速度的大小为零.
考点 1 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.
【典例 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( )
A.加速度改变方向的位置
B.回复力为零的位置
C.速度最大的位置
D.合外力一定为零的位置
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