七上 弹簧振子
【填空】
1．振子模型
如图所示，如果球与杆之间的摩擦可以忽略，且弹簧的质量与小球的质量相比也可以忽略，则该装置为弹簧振子．
2．平衡位置：振子原来静止时的位置．
3．机械振动
振子在平衡位置附近所做的往复运动，简称振动．
4．振动特点：振动是一种往复运动，具有周期性和往复性．
5．弹簧振子的位移—时间图象
建立坐标系：以小球的平衡位置为坐标原点，沿着它的振动方向建立坐标轴．小球在平衡位置右边时它对平衡位置的位移为正，在左边时为负．如图所示．
【判断】
1．弹簧振子是一种理想化的模型．(√)
2．弹簧振子的平衡位置都在原长处．(×)
3．振动的物体可以做直线运动，也可以做曲线运动．(√)
【思考】
如图所示在弹簧振子的运动过程中，弹性势能最大的位置有几个？动能最大的位置有几个？
【提示】在弹簧振子的运动过程中，弹性势能最大的位置有两个，分别对应于振子运动的最左端和最右端．动能最大的位置只有一个，就是弹簧振子运动到平衡位置时．
【核心点击】
1.机械振动的理解
(1)机械振动的特点
①振动的轨迹：可能是直线，也可能是曲线．
②平衡位置：质点原来静止时的位置．从受力角度看，应该是振动方向上合力为零的位置．
③振动的特征：振动具有往复性．
(2)振动的条件
①每当物体离开平衡位置后，它就受到一个指向平衡位置的力，该力产生使物体回到平衡位置的效果(这样的力称为回复力，在第3节中我们将学到)．
②受到的阻力足够小
如果物体只受到指向平衡位置的力而阻力为零，则物体做自由振动，当然这是一种理想模型．
2．弹簧振子的位移—时间图象
(1)弹簧振子位移—时间图象的获得
①建立坐标系：以小球的平衡位置为坐标原点，沿着它的振动方向建立坐标轴，规定小球在平衡位置右边时，位移为正，在平衡位置左边时，位移为负．
②绘制图象：用频闪照相的方法来显示振子在不同时刻的位置，得到如图所示的图象．
③分析：因为摄像底片做匀速运动，底片运动的距离与时间成正比．因此，可用底片运动的距离代表时间轴，振子的频闪照片反映了不同时刻振子离开平衡位置的位移，也就是位移随时间变化的规律．
(2)图象的含义
反映了振动物体相对于平衡位置的位移随时间变化的规律，弹簧振子的位移—时间图象是一个正(余)弦函数图象．
【题组冲关】
1.下列运动中属于机械振动的是( )
A．小鸟飞走后树枝的运动
B．爆炸声引起窗子上玻璃的运动
C．匀速圆周运动
D．竖直向上抛出的物体的运动
E．人说话时声带的振动
解析：物体在平衡位置附近所做的往复运动是机械振动，A、B、E正确．圆周运动和竖直上抛运动不是振动．
答案：ABE
2．如图所示，弹簧下端悬挂一钢球，上端固定组成一个振动系统，用手把钢球向上托起一段距离，然后释放，下列说法正确的是( )
A．钢球运动的最高处为平衡位置
B．钢球运动的最低处为平衡位置
C．钢球速度最大处为平衡位置
D．钢球原来静止时的位置为平衡位置
E．钢球在平衡位置时所受合力为零
解析：钢球振动的平衡位置应在钢球重力与弹力相等的位置，即钢球静止时的位置，故C、D、E正确．
答案：CDE
3．如图所示是用频闪照相的方法获得的弹簧振子的位移—时间图象，下列有关该图象的说法中正确的是( )
A．该图象的坐标原点是建立在弹簧振子的平衡位置
B．从图象可以看出小球在振动过程中是沿x轴方向移动的
C．从图象可以看出小球在振动过程中是沿y轴方向移动的
D．为了显示小球在不同时刻偏离平衡位置的位移，让底片沿垂直x轴方向匀速运动
E．图象中小球的疏密显示出相同时间内小球位置变化的快慢不同
解析：从图象中能看出坐标原点在平衡位置，A正确．横轴虽然是由底片匀速运动得到的位移，但可以转化为时间轴，弹簧振子只在y轴上振动，所以BD错误，C正确．图象中相邻弹簧振子之间的时间间隔相同，密处说明位置变化慢，E正确．故正确答案为A、C、E.
答案：ACE
【名师点津】对弹簧振子的说明
弹簧振子有多种表现形式，对于不同的弹簧振子，在平衡位置处，弹簧不一定处于原长(如竖直放置的弹簧振子)，但运动方向上的合外力一定为零，速度也一定最大．
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