高中物理简谐运动知识点复习时注意事项
http://www.newdu.com 2024/11/27 08:11:06 三好网 佚名 参加讨论
高中物理简谐运动知识点复习时注意事项，对高中物理简谐运动的物理模型、物理概念、物理规律的理解很重要，在这个内容的复习中要特别注意如下高中物理辅导班老师整理的五个易模糊的基本问题。  一、弄清两种模型——弹簧振子和单摆 1．弹簧振子是一种理想化模型，既然是理想化的，必须有一定的理想化条件加以限制，这正是必须提醒学生注意的，归纳起来有四点：（1）小球跟弹簧连接在一起，穿在一根杆上；（2）小球在杆上的滑动摩擦力可忽略不计，即视杆为光滑杆；（3）弹簧的质量比小球的质量小得多，可以忽略不计；（4）小球可视为质点。满足上述条件才能称之为弹簧振子。根据杆的放置情况不同，弹簧振子常考的运动分水平方向的简谐运动和竖直方向的简谐运动。很多实际问题中没有光滑杆，但也可抽象弹簧振子模型。 2．单摆：在细线的一端拴一个小球，另一端固定在悬点上，线的伸缩和质量可忽略，线长远大于球的直径，这样的装置叫单摆。单摆是实际摆的理想化模型，理解概念时把握以下几点：(1)小球密度较大，体积较小。(2)细线柔软不可伸长，且线长远大于小球直径，线重可忽略不计，单摆在摆角小于5°时才做简谐运动。 二、弄清物体做简谐运动的定义 1．物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总指向平衡位置的回复力的作用下振动，叫做简谐运动。 2．公式：回复力F＝－kx。式中“－”号表示回复力与位移的方向总是相反。 注意：对一般的简谐运动，k不能理解为劲度系数，只能认为是一比例常数。不同的简谐运动，k值不同，k是由振动系统本身结构决定的物理量。 3．物体受回复力作用后的往复运动不一定是简谐运动。 如图1所示，一个质量为m的小球在光滑的折面AOB上做往复运动（小球在O点无能损失）。试判断小球的运动是否为简谐运动。 小球所受支持力与重力的一个分力平衡；重力沿斜面的一个分力总是使小球返回平衡位置，帮它是小球做往复运动的回复力，其大小同理，小球在OB斜面上所受回复力大小也是。因为斜面倾角是个恒量。所以小球受到的回复力虽然与位移方向始终相反。但回复力的大小不与位移大小成正比。根据“物体在跟位移大小成正比，并且总是指向平衡位置的力作用下的振动才是简谐运动”的规律，可判断该物体的运动只是一般的振动，而不是简谐运动。通过分析，可使学生进一步理解产生简谐运动的条件，明确受回复力作用的物体做的往复运动不一定为简谐运动。 三、弄清平衡位置与平衡状态概念的区别 所谓平衡状态，是指物体不受力或所受合力为零，处于静止或匀速直线运动状态。做简谐运动的物体，平衡位置的确切含义应为物体所受的回复力为零的位置：如水平弹簧振子处于弹簧无形变的位置，单摆摆球（摆角小于5°）处于最低点的位置。 单摆的摆球在最低点时，受绳子拉力和重力作用，这两力的合力提供做圆周运动的向心力，沿半径指向圆心，不为零。小球不是处于平衡状态，但提供小球做简谐运动的回复力的是重力沿切向方向的分力，在该位置时回复力为零，我们就称这个位置为平衡位置。 所以，做简谐运动的物体在平衡位置不一定总处于平衡状态。 四、弄清简谐运动满足机械能守恒定律 弹簧振子和单摆在做简谐运动时，尽管位移、速度、加速度、回复力均发生变化，但机械能的总量保持不变。原因是振子水平振动时只有弹力做功，单摆在摆动过程中只有重力做功，所以，它们都满足机械能守恒的条件。 五、弄清简谐运动中位移概念 为了研究问题的的方便，在描述简谐运动物体位移中是取物体的平衡位置为位移参考点，即认为在平衡位置位移为零，与一般运动中通常取初始位置为参考点不同。这一点要特别注意。 (责任编辑：admin) |
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