高中物理 簡諧運動

1、高中物理課件 簡諧運動第1頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星期四第2頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星期四第3頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星期四1.知道什么是彈簧振子，理解振動的 平衡位置和位移。2.知道彈簧振子的位移時間圖象， 知道簡諧運動的過程及其圖象。3.通過對簡諧運動圖象的繪制，認識 簡諧運動的特點。第4頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星期四1彈簧振子(1)平衡位置：振子原來 時的位置。(2)機械振動：振子在 附近所做的 運動，簡稱 。靜止平衡位置往復振動第5頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星

2、期四(3)振子模型：圖1111 如圖1111所示，如果球與桿之間的摩擦可以 ，且彈簧的質(zhì)量與小球的質(zhì)量相比也可以 ，則該裝置為彈簧振子。 (4)振動特點：振動是一種往復運動，具有 和 。忽略忽略周期性往復性第6頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星期四 2彈簧振子的位移一時間圖象 (1)建立坐標系：以小球的 為坐標原點，沿 方向建立坐標軸。規(guī)定小球在平衡位置右邊時，位移為正，在平衡位置左邊時，位移為 。 (2)繪制圖象：用 的方法來顯示振子在不同時刻的位置。 (3)彈簧振子的位移：圖1112平衡位置振動負頻閃照相第7頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星期四振子的運

3、動AOO AAOO A對O點位移的方向 對O點位移的大小 (4)圖象的含義：反映了振動物體相對平衡位置的位移隨 的變化規(guī)律，彈簧振子的位移時間圖象是一個 圖象。向右減小向左增大向左減小向右增大時間正(余)弦函數(shù)第8頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星期四 3簡諧運動 (1)定義：質(zhì)點的位移與時間的關系遵從 函數(shù)的規(guī)律，即它的振動圖象(xt圖象)是一條 曲線的振動。 (2)特點：簡諧運動是最簡單、最基本的振動，其振動過程關于 對稱，是一種往復運動。 (3)簡諧運動的圖象： 描述振動物體的 的變化規(guī)律。 簡諧運動的圖象是 曲線，從圖象上可直接看出不同時刻振動質(zhì)點的 大小和方向、 方

4、向和大小的變化趨勢。正弦正弦平衡位置位移隨時間正弦(或余弦)位移速度第9頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星期四1下列運動中屬于機械振動的是()A樹枝在風的作用下運動B豎直向上拋出的物體的運動C說話時聲帶的運動D爆炸聲引起窗扇的運動解析：物體在平衡位置附近所做的往復運動屬于機械振動，故A、C、D正確；豎直向上拋出的物體到最高點后返回落地，不具有運動的往復性，因此不屬于機械振動，故B錯誤。答案：ACD第10頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星期四2下列運動性質(zhì)屬于簡諧運動的是 ()A勻變速運動B勻速直線運動C非勻變速運動 D勻加速直線運動解析：簡諧運動的速度是變化

5、的，B錯；加速度也是變化的，A、D錯，C對。答案：C第11頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星期四3下列關于理想彈簧振子的說法中正確的是 ()A任意的彈簧和任意的小球就可以構成彈簧振子B彈簧振子中小球的振動范圍不能超出彈簧的彈性限度C彈簧振子中小球的體積不能忽略D彈簧振子中的小球一旦振動起來就停不下來解析：理想彈簧振子中彈簧的質(zhì)量可以忽略，小球體積忽略不計，可看做質(zhì)點，不計摩擦阻力，小球一旦振動起來將不會停下來，而小球振動時，彈簧不能超出彈性限度，故B、D正確，A、C錯誤。答案：BD第12頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星期四如圖1113所示是質(zhì)點做簡諧運動的

6、 圖象。在(04) 秒內(nèi)，t_位移 最大，t_位移最小。解析：位移是矢量，正負不表示大小，只表示方向，位移為零時最小。答案：1s,3 s2 s圖1113第13頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星期四如圖1114所示，小球套在光滑水平桿 上，與彈簧組 成彈簧振子，O為平衡位置， 小球在O附近的AB間做簡諧運動，設向右 為正方向，則：(1)速度由正變負的位置在_。(2)位移為負向最大的位置在_。解析：速度由正變負的位置在A；因位移是矢量，做第(2)問要看準正方向，因正方向向右，所以位移為負向最大的位置在B。答案：(1)A(2)B圖1114第14頁，共36頁，2022年，5月20日，

7、9點46分，星期四第15頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星期四 1彈簧振子應滿足的條件 (1)質(zhì)量：彈簧質(zhì)量比小球質(zhì)量小得多，可以認為質(zhì)量只集中于振子(小球)上。 (2)體積：彈簧振子中與彈簧相連的小球的體積要足夠小，可以認為小球是一個質(zhì)點。 (3)阻力：在振子振動過程中，忽略彈簧與小球受到的各種阻力。 (4)彈性限度：振子從平衡位置拉開的最大位移在彈簧的彈性限度內(nèi)。第16頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星期四 2簡諧運動的位移 (1)定義：振動位移可用從平衡位置指向振子所在位置的有向線段表示，方向為從平衡位置指向振子所在位置，大小為平衡位置到該位置的距離。

8、 (2)位移的表示方法：以平衡位置為坐標原點，以振動所在的直線為坐標軸，規(guī)定正方向，則某時刻振子偏離平衡位置的位移可用該時刻振子所在位置的坐標來表示。第17頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星期四 3簡諧運動的速度 (1)物理意義：速度是描述振子在平衡位置附近振動快慢的物理量。在所建立的坐標軸(也稱為“一維坐標系”)上，速度的正負號表示振子運動方向與坐標軸的正方向相同或相反。 (2)特點：如圖1115所示為一簡諧運動的模型，振子在O點速度最大，在A、B兩點速度為零。圖1115第18頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星期四第19頁，共36頁，2022年，5月20日

9、，9點46分，星期四 1一彈簧振子做簡諧運動，下列說法中正確的是() A若位移為負值，則速度一定為正值，加速度也一定為正值 B振子通過平衡位置時，速度為零，加速度最大 C振子每次經(jīng)過平衡位置時，加速度相同，速度也一定相同 D振子每次通過同一位置時，其速度不一定相同，但加速度一定相同 第20頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星期四 審題指導解答本題時應注意以下兩個方面： (1)位移、加速度的方向關系。 (2)振子在同一位置的速度、加速度的大小和方向特點。 解析如圖所示，設彈簧振子在A、B之間振動，O是它的平衡位置，并設向右為正。在振子由O向A運動過程中，振子的位移、速度為負值，加

10、速度為正值，故A錯。振子通過平衡位置時，加速度為零，速度最大，故B錯。當振子每次通過同一位置時，速度大小一樣，方向可能向左也可能向右，但加速度相同，故C錯，D正確。答案D第21頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星期四 (1)振子在某位置對應的位移方向與加速度方向一定相反。 (2)除最大位移處外，振子連續(xù)兩次經(jīng)過同一位置的速度大小相等，方向相反。第22頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星期四 1圖象特點 正(余)弦曲線。 2物理意義 描述振動質(zhì)點的位移隨時間的變化規(guī)律。 3獲取的信息 (1)任意時刻質(zhì)點的位移的大小和方向。如圖1116所示，質(zhì)點在t1、t2時刻的位

11、移分別為x1和x2。 圖1116第23頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星期四 (2)確定任意時刻質(zhì)點的振動方向： 方法是看下一時刻質(zhì)點的位置，如圖1117所示中a點，下一時刻離平衡位置更遠，故a此刻向上振動。 (3)任意時刻質(zhì)點的速度、加速度、位移的變化情況及大小比較：看下一時刻質(zhì)點的位置，判斷是遠離還是靠近平衡位置，若遠離平衡位置，則速度越來越小，加速度、位移越來越大，若靠近平衡位置，則速度越來越大，加速度、位移越來越小。 名師點睛不可認為振動圖象是振動質(zhì)點的運動軌跡。實際上振子是沿一條直線做往復運動。圖1117第24頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星期四

12、 2一質(zhì)點做簡諧運動的圖象如圖1118所示，該質(zhì)點在t3.5 s時刻 ()圖1118A速度為正、加速度為正 B速度為負、加速度為負C速度為負、加速度為正 D速度為正、加速度為負第25頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星期四審題指導(1)先畫出簡諧運動的模型及正方向；圖1119(2)由圖象看出質(zhì)點從B點開始運動；(3)在3.5 s時質(zhì)點在OB段，正在向正方向運動。第26頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星期四 解析由圖象可知，質(zhì)點從正的最大位移處出發(fā)，向平衡位置運動，由此知3.5 s時，質(zhì)點由平衡位置向正的最大位移運動。由圖象可知在t3.5 s時刻，質(zhì)點正向正方向

13、運動，所以速度為正，此時質(zhì)點做減速運動，所以加速度為負值，故選項D正確。 答案D第27頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星期四 解此類題時，首先要理解xt圖象的意義，其次要把xt圖象與質(zhì)點的實際振動過程聯(lián)系起來。再把圖象與振動過程聯(lián)系起來，圖象上的一個點表示振動中的一個狀態(tài)(位置、振動方向等)，圖象上的一段對應振動的一個過程，關鍵是判斷好平衡位置、最大位移及振動方向。第28頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星期四 1速度、加速度、位移、動能、勢能的特點 (1)振子經(jīng)過關于平衡位置O對稱(OPOP)(如圖11110所示)的兩點P、P時，速度的大小、加速度的大小、位

14、移的大小、動能、勢能相等。圖11110 (2)振子在對稱點速度的方向可以相同，也可以相反，加速度的方向一定相反。第29頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星期四 2時間的對稱性 振子由P到O所用時間等于由O到P所用時間；振子往復過程中通過同一段路程(如OP段)所用時間相等。 3周期性 簡諧運動具有周期性，振子的位移、速度、加速度都做周期性變化。第30頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星期四 3如圖11111所示，一個做簡諧運動的質(zhì)點，先后以同樣的速度通過相距10 cm的A、B兩點，歷時0.5 s，過B點后再經(jīng)過t0.5 s，質(zhì)點以大小相等、方向相反的速度再次通過B點，則質(zhì)點從離開O點到再次回到O點歷時(O點為AB的中點) () A0.5 s B1.0 s C2.0 s D4.0 s圖11111第31頁，共36