高中人教物理選擇性必修一2.1 簡諧運(yùn)動（課件）新教材同步備課 - 副本

1、人教版2019版選擇性必修第一冊第二章 機(jī)械振動2.1簡諧運(yùn)動課堂引入觀察：課堂引入觀察：課堂引入觀察：課堂引入思考：這些運(yùn)動的共同點(diǎn)是什么？課堂引入問題：再比如：鐘擺來回?cái)[動，水中浮標(biāo)上下浮動，擔(dān)物行走時(shí)扁擔(dān)下物體的顫動，樹梢在微風(fēng)中的搖擺在生活中我們會觀察到很多類似這樣的運(yùn)動。這些運(yùn)動的共同點(diǎn)又是什么？(1)定義：物體(或物體的一部分)總是在某一位置附近的往復(fù)運(yùn)動，叫機(jī)械振動，簡稱振動。(2)特征：第一，有一個“中心位置”，即平衡位置，也是振動物體靜止時(shí)的位置；第二，運(yùn)動具有往復(fù)性。機(jī)械振動課堂引入一、彈簧振子彈簧振子：(1)彈簧振子：彈簧振子是指小球和彈簧所組成的系統(tǒng)，是一種理想化模型。

2、(2)振子模型：常見的有水平彈簧振子和豎直彈簧振子。如圖所示，圖中球與桿之間的摩擦力及空氣阻力可以忽略，且彈簧的質(zhì)量與小球的質(zhì)量相比可以忽略。一、彈簧振子彈簧振子的振動位移隨時(shí)間的變化規(guī)律：A、振動物體的位移x都是相對于平衡位置的位移 研究彈簧振子的運(yùn)動：如圖所示，是振子在A、B位置的位移xA和xB B、以平衡位置為坐標(biāo)原點(diǎn)O，沿振動方向建立坐標(biāo)軸規(guī)定在O點(diǎn)右邊時(shí)位移為正，在左邊時(shí)位移為負(fù)。一、彈簧振子1建立坐標(biāo)系以小球的平衡位置為坐標(biāo)原點(diǎn)，沿著它的振動方向建立坐標(biāo)軸。規(guī)定小球在平衡位置右邊時(shí)它對平衡位置的位移為正，在左邊時(shí)為負(fù)(以水平彈簧振子為例)。2位移時(shí)間圖像橫坐標(biāo)表示振子振動的時(shí)間，縱

3、坐標(biāo)表示振子相對平衡位置的位移。3物理意義反映了振子的位移隨時(shí)間的變化規(guī)律。二、彈簧振子的位移時(shí)間圖像彈簧振子的位移時(shí)間圖像二、彈簧振子的位移時(shí)間圖像做一做：二、彈簧振子的位移時(shí)間圖像用數(shù)碼相機(jī)和計(jì)算機(jī)繪制彈簧振子的x-t圖像圖1的照片是通過頻閃照相得到的。使用數(shù)碼相機(jī)或手機(jī)的連拍功能也能得到類似的圖片。輕質(zhì)彈簧的下端懸掛一個鋼球，上端固定，它們組成了一個振動系統(tǒng)，稱為豎直彈簧振子。用手把鋼球向上托起一段距離，然后釋放，鋼球便上下振動。鋼球原來靜止時(shí)的位置就是振子的平衡位置（圖2）。用數(shù)碼相機(jī)拍攝鋼球的運(yùn)動。通常每隔0.04 s（這個時(shí)間間隔通?？梢栽O(shè)定）數(shù)碼相機(jī)就會拍攝一幀照片。拍攝時(shí)最好把

4、鋼球的位置放在取景框的最左側(cè)。在計(jì)算機(jī)中建立一個幻燈片的演示文稿，把這些照片插入文稿中的同一張空白幻燈片中，照片會按拍攝時(shí)間的先后一幀一幀自動向右平鋪開來。把這些照片的上端對齊，便能得到與圖1相似的畫面。這樣就可以在同一個畫面上看到鋼球在各個不同時(shí)刻的位置。 二、彈簧振子的位移時(shí)間圖像圖 1 彈簧振子的頻閃照片圖 2鋼球釋放后上下振動三、簡諧運(yùn)動從獲得的彈簧振子的 x-t 圖像（圖 3）可以看出，小球位移與時(shí)間的關(guān)系似乎可以用正弦函數(shù)來表示。是不是這樣呢？還需要進(jìn)行深入的研究。如何確定彈簧振子中小球的位移與時(shí)間的關(guān)系是否遵從正弦函數(shù)的規(guī)律？振動圖像思考與討論(1)定義：如果物體的位移與時(shí)間的關(guān)

5、系遵從正弦函數(shù)的規(guī)律，即它的振動圖像(xt圖像)是一條正弦曲線，這樣的振動叫作簡諧運(yùn)動。(2)特點(diǎn)：簡諧運(yùn)動是最基本、最簡單的振動。簡諧運(yùn)動的位移隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，所以它不是勻變速運(yùn)動，是變力作用下的變加速運(yùn)動。簡諧運(yùn)動三、簡諧運(yùn)動(1)形狀：正(余)弦曲線，如圖所示。(2)物理意義：表示振動的質(zhì)點(diǎn)在不同時(shí)刻偏離平衡位置的位移，是位移隨時(shí)間的變化規(guī)律。(3)獲取信息：從圖像上可直接看出不同時(shí)刻振動質(zhì)點(diǎn)的位移大小和方向。簡諧運(yùn)動的圖像三、簡諧運(yùn)動課堂總結(jié)1、機(jī)械振動：物體在平衡位置（中心位置）兩側(cè)附近所做往復(fù)運(yùn)動。通常簡稱為振動。 平衡位置：振子原來靜止時(shí)的位置2、彈簧振子理性化模型：不計(jì)阻

6、力、彈簧的質(zhì)量與小球相比可以忽略。3、簡諧運(yùn)動：質(zhì)點(diǎn)的位移與時(shí)間的關(guān)系遵從正弦函數(shù)的規(guī)律，即它的振動圖象（xt圖象）是一條正弦曲線 。隨堂練習(xí)例1、(單選)如圖所示，一彈性小球被水平拋出，在兩個互相豎直平行的平面間運(yùn)動，小球落在地面之前的運(yùn)動()A是機(jī)械振動，但不是簡諧運(yùn)動B是簡諧運(yùn)動，但不是機(jī)械振動C是簡諧運(yùn)動，同時(shí)也是機(jī)械振動D不是簡諧運(yùn)動，也不是機(jī)械振動D隨堂練習(xí)【答案】：D【解析】：機(jī)械振動具有往復(fù)的特性，可以重復(fù)地進(jìn)行，小球在運(yùn)動過程中，沒有重復(fù)運(yùn)動的路徑，因此不是機(jī)械振動，當(dāng)然也不是簡諧運(yùn)動。隨堂練習(xí)例2、(單選)關(guān)于機(jī)械振動的位移和平衡位置，以下說法正確的是()A平衡位置就是物體

7、振動范圍的中心位置B機(jī)械振動的位移總是以平衡位置為起點(diǎn)的位移C機(jī)械振動的物體運(yùn)動的路程越大，發(fā)生的位移也越大D機(jī)械振動的位移是指振動物體偏離平衡位置最遠(yuǎn)時(shí)的位移B隨堂練習(xí)【答案】：B【解析】：平衡位置是物體可以靜止的位置，所以應(yīng)與受力有關(guān)，與是否為振動范圍的中心位置無關(guān)，所以選項(xiàng)A不正確；振動位移是以平衡位置為起點(diǎn)，到質(zhì)點(diǎn)所在位置的有向線段，振動位移隨時(shí)間而變化，振子偏離平衡位置最遠(yuǎn)時(shí)，振動位移最大，所以選項(xiàng)C、D不正確，只有選項(xiàng)B正確隨堂練習(xí)例3、(多選)(多選)如圖甲所示，一彈簧振子在A、B間振動，取向右為正方向，振子經(jīng)過O點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí)，其振動的xt圖象如圖乙所示則下列說法中正確的是( )

8、At2時(shí)刻振子在A點(diǎn)Bt2時(shí)刻振子在B點(diǎn)C在t1t2時(shí)間內(nèi)，振子的位移在增大D在t3t4時(shí)間內(nèi)，振子的位移在減小AC隨堂練習(xí)【答案】：AC【解析】：振子在A點(diǎn)和B點(diǎn)時(shí)的位移最大，由于取向右為正方向，所以振子運(yùn)動到A點(diǎn)有正向最大位移，在B點(diǎn)有負(fù)向最大位移，則t2時(shí)刻，振子在A點(diǎn)，t4時(shí)刻，振子在B點(diǎn)，故選項(xiàng)A正確，B錯誤；振子的位移是以平衡位置為起點(diǎn)，所以在t1t2和t3t4時(shí)間內(nèi)振子的位移都在增大，故選項(xiàng)C正確，D錯誤隨堂練習(xí)例4、(多選)如圖，是用頻閃照相的方法獲得的彈簧振子的位移時(shí)間圖象，下列有關(guān)該圖象的說法正確的是( )A該圖象的坐標(biāo)原點(diǎn)建立在振子的平衡位置B從圖象可以看出振子在振動過程中是沿t軸方向移動的C為了顯示振子在不同時(shí)刻偏離平衡位置的位移，讓底片沿垂直x軸方向勻速運(yùn)動D圖象中振子的疏密顯示出相同時(shí)間內(nèi)振子位置變化的快