
情境:如图所示的装置,把小球向右拉开一段距离后释放,可以观察到小球左右运动了一段时间,最终停止运动。

问题:(1)小球的运动具有什么特点?为什么小球最终停止运动?
(2)在横杆上涂上一层润滑油,重复刚才的实验,观察到的结果与第一次实验有何不同?
(3)猜想:如果小球受到的阻力忽略不计,弹簧的质量比小球的质量小得多,也忽略不计,实验结果如何?
提示:(1)小球的运动具有往复性;小球因为受到阻力的作用最终停止运动;
(2)小球往复运动的次数增多,运动时间变长;
(3)小球将持续地做往复运动。

1.机械振动:物体或物体的一部分在一个位置附近的 往复 运动,简称振动。
2.平衡位置:振动的物体在振动方向上所受合力为 0 的位置。
3.弹簧振子
(1)弹簧振子:弹簧振子是指 小球 和 弹簧 所组成的系统,是一种 理想化 模型。
(2)振子模型:常见的有水平弹簧振子(图甲)和竖直弹簧振子(图乙)。图甲中球与杆之间的摩擦力及空气阻力可以 忽略 ,且弹簧的质量与小球的质量相比可以 忽略 。

4.振子的位移:振子相对平衡位置的位移。即从平衡位置指向振子所在位置的有向线段。
【易错辨析】
1.平衡位置就是速度为零的位置。( × )
2.平衡位置为振子不振动时静止的位置。( √ )
3.弹簧振子在振动过程中做匀变速运动。( × )

1.弹簧振子的构成条件
(1)弹簧的质量比小球的质量小得多,可以认为质量集中于振子(小球)。
(2)构成弹簧振子的小球体积足够小,可以认为小球是一个质点。
(3)忽略小球所受的阻力。
(4)弹簧被拉伸(压缩)的长度在弹性限度内。
2.平衡位置的理解
(1)系统不振动时,振子静止时所处的位置。
①水平弹簧振子的平衡位置在弹簧的原长位置;
②竖直弹簧振子的平衡位置在弹力与重力平衡的位置。
(2)振动过程中振子经过平衡位置时速度最大。
【例1】 (平衡位置的理解)弹簧上端固定在O点,下端连接一小球,组成一个振动系统,如图所示,用手竖直向下拉一小段距离后释放小球,小球便上下振动起来,关于小球的平衡位置,下列说法正确的是( )

A.在小球运动的最低点
B.在弹簧处于原长的位置
C.在小球速度最小的位置
D.在小球原来静止的位置
解析:D 平衡位置是振动系统不振动、小球处于平衡状态时所处的位置,可知在该位置小球所受的重力与弹簧的弹力大小相等,即mg=kx,则小球原来静止的位置是小球的平衡位置,故选项A、B错误,D正确;当小球在振动过程中经过平衡位置时,其加速度为零,速度最大,选项C错误。
【例2】 (弹簧振子位移的理解)如图所示,有一弹簧振子,O点为平衡位置,当振子从A点运动到C点时,其相对于平衡位置( )

A.振子的位移大小为OC
B.振子的位移大小为AC
C.振子的位移方向向左
D.振子从A点运动到C点过程中,加速度方向与速度方向相反
解析:A 振子在C点的位移是以O点为起点,C点为终点的有向线段,故位移大小为OC,位移方向向右,振子从A点到O点做加速运动,加速度方向与速度方向相同,选项A正确,B、C、D错误。
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