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什么叫做简谐运动?我是高一文科生,我们这里高一就分文理的……学地理的时候讲到波浪是圆弧性运动什么的,刚刚一搜说是简谐运动

来源:学生作业帮 编辑:搜狗做题网作业帮 分类:物理作业 时间:2024/06/26 01:43:37
什么叫做简谐运动?
我是高一文科生,我们这里高一就分文理的……学地理的时候讲到波浪是圆弧性运动什么的,刚刚一搜说是简谐运动……高二物理内容,根本不懂,能不能简单解释下?谢……
什么叫做简谐运动?我是高一文科生,我们这里高一就分文理的……学地理的时候讲到波浪是圆弧性运动什么的,刚刚一搜说是简谐运动
简谐振动(又名简谐运动) (1)定义或解释 振动的一种形式.一个作直线振动的质点,如果取其平衡位置为原点,取其运动轨道沿`x`轴,那么当质点离开平衡位置的位移`x`随时间`t`变化的规律,遵从余弦函数或正弦函数时:`x=Acos((2\pi)/Tt \phi)`,这一直线振动便是简谐振动.式中`A`表示质点离开平衡位置时`(x=0)`的最大位移绝对值,称“振辐”,`T`是简谐振动的周期,`((2\pi)/Tt \phi)`角称为简谐振动.①物体在受到大小跟位移成正比,而方向恒相反的合外力作用下的运动,叫做简谐振动.②物体的运动参量,随时间按正弦或余弦规律变化的振动,叫做简谐振动.(2)说明 ①振动中最简单的就是简谐振动 [1] .因此,一开始采用(1)中①的讲法来定义简谐振动,是恰当的.在了解了作简谐振动物体的位移、速度、加速度等运动参量的变化规律以后,可以提出(1)中②的讲法,以丰富学生的认识.实际上,物体的运动参量随时间按正弦或余弦规律变化,是物体受到大小跟位移成正比,方向恒相反的合外力作用的必然结果.②作简谐振动的物体,受到的合外力和位移成正比这一点,是比较容易理解的,但是对于方向恒相反这一点,初学者并不容易理解,错误地认为在物体由平衡位置向最大位移处运动的过程中,位移是指向最大位移处,这和所受的作用力反向;由最大位移处向平衡位置运动的过程中,位移是指向平衡位置,这和所受的作用力同向;这样似乎外力和位移的方向时而相反,时而相同了.造成这种看法主要是由于不理解简谐振动中,位移始终是指物体相对于平衡位置的位置变化,这就是说,物体对平衡位置的位移总是背向平衡位置.而回复力的方向总是指向平衡位置,所以二者方向恒相反.③在教学中,我们还要强调,作简谐振动的物体除了受到大小跟位移成正比、方向恒相反的回复力作用外,不受其他不平衡力的作用,或者说物体所受的合外力大小和位移成正比,方向恒相反.对于既受大小跟位移成正比、方向恒相反的回复力作用,同时又受其他不平衡力作用(如阻力),物体所作振动就不是一种简谐振动.④我们一般可以用四种方法去描述简谐振动.a.动力学方法.即∑F=-kx,a=-kx/m .其中t1,t2时刻位移相同,图像运动趋势表示其速度方向.b.运动学方法.即x= Acos(ωt+φ),v= -Aωsin(ωt+φ),a=- Aω2cos(ωt+φ).c.振动图线法.如图,X轴为物体的位移,Y轴为时间.d.矢量图示法,也就是参考圆法.我们往往在分析简谐振动时,采用参考圆法,那么参考点以角速度ω旋转时,它的投影就代表了给定的简谐振动的位移规律.这时参考点的角速度跟振动的角频率相对应.应该指出,用参考圆研究简谐振动仅仅只是一种方法,两种运动是不同性质的机械运动,它们之间没有什么必然的联系.这四种方法分别从不同的角度反映了简谐振动,在教学中不要混淆.⑤作简谐振动的物体振幅不变,而且物体的位移、加速度最大时,速度为零;位移、加速度为零时,速度最大.这些事实说明了物体系的势能和动能之间不断地相互转换,而且物体系的总能量保持一定.因此,任何时刻物体系的总能量等于它的势能极大值,也等于动能极大值.即任何时刻的势能.简谐振动方程 一个做匀速圆周运动的物体在一条直径上的投影所做的运动即为简谐振动:R是匀速圆周运动的半径,也是简谐振动的振幅;ω是匀速圆周运动的角速度,也叫做简谐振动的圆频率,ω=√(k/m);φ是t=0时匀速圆周运动的物体偏离该直径的角度(逆时针为正方向),叫做简谐振动的初相位.在t时刻,简谐振动的位移x=Rcos(ωt+φ),简谐振动的速度v=-ωRsin(ωt+φ),简谐振动的加速度a=-(ω^2)Rcos(ωt+φ),这三个式子叫做简谐振动的方程.这个运动是假设在没有 能量损失引至阻尼的情况而发生.做简谐振动的物体的加速度跟物体偏离平衡位置的位移大小成正比,方向与位移的方向相反,总指向平衡位置.