【課件】簡諧運(yùn)動 課件高二上學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第一冊

2.1簡諧運(yùn)動人教版（2019）物理選擇性必修第一冊

第二章

機(jī)械運(yùn)動加速度大小方向都不變的勻變速直線運(yùn)動。（自由落體運(yùn)動）思考1：我們以前學(xué)過哪些運(yùn)動形式？加速度大小方向都不變的勻變速曲線運(yùn)動。（平拋運(yùn)動）加速度大小不變方向改變的變加速曲線運(yùn)動。（勻速圓周運(yùn)動）思考2：如果加速度大小和方向都改變，那么物體會做什么運(yùn)動呢？物體在平衡位置附近所做的往復(fù)運(yùn)動叫做機(jī)械振動，簡稱振動。（1）、圍繞著“中心”位置（2）、“往復(fù)”運(yùn)動這些運(yùn)動的共同特點(diǎn)是什么？1、定義：物體在平衡位置附近的往復(fù)運(yùn)動。2、特點(diǎn)：（1）平衡位置——“對稱性”。振動停止時(shí)物體所在的位置（2）往復(fù)運(yùn)動——“周期性”一、機(jī)械振動

振子以O(shè)點(diǎn)為中心在水平桿方向做往復(fù)運(yùn)動．1.

理想模型---彈簧振子小球與水平桿間的摩擦忽略不計(jì)，M小球＞＞M彈簧以上裝置稱為彈簧振子二、簡諧運(yùn)動豎直方向上的彈簧振子二、簡諧運(yùn)動小球和彈簧所組成的系統(tǒng)稱作彈簧振子，有時(shí)也把這樣的小球稱做彈簧振子或簡稱振子。2、理性化模型：（1）不計(jì)阻力（2）彈簧的質(zhì)量與小球相比可以忽略。1、概念：O思考：振子的運(yùn)動是怎樣一種運(yùn)動呢？三、簡彈簧振子——理想化模型彈簧振子：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。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。三、簡彈簧振子——理想化模型思考：如圖所示的彈簧振子中，把小球拉向右方，然后放開，小球?qū)⑷绾芜\(yùn)動？它的運(yùn)動有什么特點(diǎn)？三、簡彈簧振子——理想化模型三、簡彈簧振子——理想化模型三、簡彈簧振子——理想化模型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，縱坐標(biāo)表示振子相對平衡位置的位移。四、彈簧振子的位移—時(shí)間圖像3．物理意義：反映了振子的位移隨時(shí)間的變化規(guī)律。四、彈簧振子的位移—時(shí)間圖像四、彈簧振子的位移—時(shí)間圖像1、定義：如果質(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（x—t圖象）是一條正弦曲線，這樣的振動叫做簡諧運(yùn)動。

2、圖象意義:表示一個(gè)振子不同時(shí)刻所在的位置或者一個(gè)振子位移隨時(shí)間的變化規(guī)律。五、簡諧運(yùn)動及其圖象(1)任意時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)位移的大小和方向。如圖甲所示，質(zhì)點(diǎn)在t1、t2時(shí)刻的位移分別為x1和-x2。3、圖象應(yīng)用:五、簡諧運(yùn)動及其圖象簡諧運(yùn)動是最簡單、最基本的振動。

(2)任意時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的振動方向:看下一時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的位置,如圖乙中a點(diǎn),下一時(shí)刻離平衡位置更遠(yuǎn),故a點(diǎn)此刻向上振動。圖乙中b點(diǎn),下一時(shí)刻離平衡位置更近,故b此刻向上振動。(4)任意時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的速度、加速度、位移的變化情況及大小比較：看下一時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的位置，判斷是遠(yuǎn)離還是靠近平衡位置(3)斜率：該時(shí)刻速度的大小和方向．4、理解簡諧運(yùn)動的對稱性如圖所示，物體在A與B間運(yùn)動，O點(diǎn)為平衡位置，C和D兩點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)對稱，則有：(1)時(shí)間的對稱：tOB＝tBO＝tOA＝tAOtOD＝tDO＝tOC＝tCO，tDB＝tBD＝tAC＝tCA(2)速度的對稱①物體連續(xù)兩次經(jīng)過同一點(diǎn)（如D點(diǎn)）的速度大小相等，方向相反．②物體經(jīng)過關(guān)于O點(diǎn)對稱的兩點(diǎn)（如C與D兩點(diǎn)）的速度大小相等，方向可能相同，也可能相反．【例1】(多選)下列說法正確的是(

)A．乒乓球在地面上的上下運(yùn)動是機(jī)械振動B．平衡位置就是物體振動范圍的中心位置C．秋千在空中來回運(yùn)動是機(jī)械振動D．浮于水面上的圓柱形玻璃瓶上下振動是機(jī)械振動CD【例2】如圖所示，是一彈簧振子，設(shè)向右方向?yàn)檎?，O為平衡位置，則（）A．A→O位移為負(fù)值，速度為正值B．O→B時(shí)，位移為正值，加速度為負(fù)值C．B→O時(shí)，位移為負(fù)值，速度為負(fù)值D．O→A時(shí)，位移為負(fù)值，加速度為正值A(chǔ)BOABD【例3】下列各組中描述正確的是（）B．當(dāng)位移為負(fù)值時(shí)，速度不一定為負(fù)值，但加速度一定為正值C．彈簧振子做簡諧運(yùn)動時(shí)的能量等于在平衡位置時(shí)振子的動能,等于在最大位移時(shí)彈簧的彈性勢能D.彈簧振子做簡諧運(yùn)動位移越大振動能量也越大A．振子每次經(jīng)過同一位置時(shí)位移、速度、回復(fù)力、加速度、動量和動能都是相同的。BC【例4】

一個(gè)彈簧振子在光滑的水平面上做簡諧運(yùn)動,其中有兩個(gè)時(shí)刻彈簧振子的彈力大小相等,但方向相反,則這兩個(gè)時(shí)刻振子的（）A．速度一定大小相等,方向相反B．加速度一定大小相等,方向相反C．位移一定大小相等,但方向不一定相反D．以上三項(xiàng)都不一定大小相等方向相反B不確定2A【例5】

一個(gè)質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動，振幅為4cm，頻率為2.5Hz。設(shè)從該質(zhì)點(diǎn)某次經(jīng)過平衡位置時(shí)開始計(jì)時(shí)，1）求此后2.5s末質(zhì)點(diǎn)位移的大小和在此2.5s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)通過的路程2）任意一個(gè)周期內(nèi)質(zhì)點(diǎn)通過的路程3）任意1/2周期內(nèi)質(zhì)點(diǎn)通過的路程4）任意1/4周期內(nèi)質(zhì)點(diǎn)通過的路程1個(gè)T內(nèi)通過的路程一定是4A1/2T內(nèi)通過的路程一定是2A1/4T內(nèi)通過的路程不一定是A注意：4A【例6】

一個(gè)質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動，先后以相同的速率依次經(jīng)過A、B兩點(diǎn)，歷時(shí)1s，質(zhì)點(diǎn)通過B點(diǎn)后再經(jīng)過1s又第二次經(jīng)過B點(diǎn)。在這兩秒內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)通過的總路程為12cm,則質(zhì)點(diǎn)的振動周期和振幅分別為多少？【例7】(x-t圖像的分析)(多選)下圖為某簡諧運(yùn)動的圖像,若t=0時(shí),質(zhì)點(diǎn)正經(jīng)過O點(diǎn)向b點(diǎn)運(yùn)動,則下列說法正確的是(

)A.質(zhì)點(diǎn)在0.7s時(shí),正在遠(yuǎn)離平衡位置運(yùn)動B.質(zhì)點(diǎn)在1.5s時(shí)的位移最大C.1.2s到1.4s,質(zhì)點(diǎn)的位移在增大D.1.6s到1.8s,質(zhì)點(diǎn)的位移在增大答案:BC解析:由于位移是由平衡位置指向質(zhì)點(diǎn)所在位置的有向線段,故質(zhì)點(diǎn)在0.7

s時(shí)的位移方向?yàn)檎?正在向平衡位置運(yùn)動,所以A錯(cuò)誤;質(zhì)點(diǎn)在1.5

s時(shí)的位移最大,故B正確;質(zhì)點(diǎn)在1.2

s到1.4

s時(shí)間內(nèi),正在遠(yuǎn)離平衡位置運(yùn)動,所以其位移在增大,故C正確;1.6

s到1.8

s時(shí)間內(nèi),質(zhì)點(diǎn)正向著平衡位置運(yùn)動,所以其位移在減小,故D錯(cuò)誤?！纠?】(x-t圖像的應(yīng)用)下圖是某質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動的振動圖像,根據(jù)圖像中的信息,回答下列問題:(1)質(zhì)點(diǎn)在第2s末的位移是多少?(2)質(zhì)點(diǎn)振動過程中的最大位移是多少?(3)在前4s內(nèi),質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過的路程是多少?答案:(1)0

(2)10cm

(3)40cm解析:(1)由x-t圖像可以讀出2

s

末質(zhì)點(diǎn)的位移為0。(2)質(zhì)點(diǎn)的最大位移在前4

s里發(fā)生在1

s末和3

s末,位移大小為10

cm。(3)前4

s,質(zhì)點(diǎn)先朝正方向運(yùn)動了距離為10

cm的一個(gè)來回,又在負(fù)方向上運(yùn)動了距離為10

cm的一個(gè)來回,故總路程為40

cm。【例9】（多選）下列說法中正確的是(

)A.彈簧振子的運(yùn)動是簡諧運(yùn)動B.簡諧運(yùn)動就是指彈簧振子的運(yùn)動C.簡諧運(yùn)動是勻變速運(yùn)動D.簡諧運(yùn)動是機(jī)械振動中最簡單、最基本的一種AD[解析]彈簧振子的運(yùn)動是一種簡諧運(yùn)動，而簡諧運(yùn)動是機(jī)械振動中最簡單、最基本的運(yùn)動，是變加速運(yùn)動，故A、D正確。【例10】（多選）一質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動，其位移-時(shí)間圖像如圖所示，由圖像可知(

)

BCD【例11】(彈簧振子的理解)(多選)下列關(guān)于理想彈簧振子的說法正確的是(

)A.任意的彈簧和任意的小球就可以構(gòu)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答案:BD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(jì),可看成質(zhì)點(diǎn),不計(jì)摩擦阻力,小球一旦振動起來將不會停