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

高中階段我們學(xué)過的運(yùn)動(dòng)形式有哪些?(提示：按運(yùn)動(dòng)軌跡分類)直線運(yùn)動(dòng)曲線運(yùn)動(dòng)勻速直線運(yùn)動(dòng)變速直線運(yùn)動(dòng)勻變速直線運(yùn)動(dòng)變加速直線運(yùn)動(dòng)拋體運(yùn)動(dòng)圓周運(yùn)動(dòng)平拋運(yùn)動(dòng)斜拋運(yùn)動(dòng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)變速圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)回顧第二章機(jī)械振動(dòng)1、簡(jiǎn)諧振動(dòng)CONTENTS01機(jī)

械

振

動(dòng)02彈

簧

振

子03振

動(dòng)

圖

像04目錄典型例題典型例題05簡(jiǎn)

諧

運(yùn)

動(dòng)我們之前所學(xué)習(xí)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)有：勻速直線運(yùn)動(dòng)、勻變速直線運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)等，是相對(duì)簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)。但是還有一些相對(duì)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)如鐘擺來回?cái)[動(dòng)，蕩秋千，蜜蜂飛舞時(shí),翅膀的顫動(dòng)······你知道這些運(yùn)動(dòng)的共同點(diǎn)是什么嗎？鐘擺來回?cái)[動(dòng)一、機(jī)械振動(dòng)1.定義：我們把物體或物體的一部分在一個(gè)位置附近的往復(fù)運(yùn)動(dòng)稱為機(jī)械振動(dòng)，簡(jiǎn)稱振動(dòng)。共同點(diǎn):

上述物體總是在某一位置附近做往復(fù)性的運(yùn)動(dòng)。一、機(jī)械振動(dòng)2.特點(diǎn)①振動(dòng)的軌跡：可能是直線，也可能是曲線。鐘擺來回?cái)[動(dòng)是曲線，平靜的水面上浮標(biāo)上下浮動(dòng)是直線。②平衡位置：原來靜止時(shí)的位置，此位置振動(dòng)方向上合力為零。③周期性：振動(dòng)具有往復(fù)性。例：(多選)下列幾種運(yùn)動(dòng)屬于機(jī)械振動(dòng)的是(

)A．乒乓球在地面上的上下運(yùn)動(dòng)B．地震時(shí)左右搖晃的樓房C．秋千在空中來回運(yùn)動(dòng)D．浮于水面上的圓柱形玻璃瓶上下振動(dòng)BCD解析：選BCD機(jī)械振動(dòng)是物體在平衡位置兩側(cè)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，乒乓球的上下運(yùn)動(dòng)不是在平衡位置兩側(cè)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤，BCD正確．我們發(fā)現(xiàn)小球與彈簧組成的系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)符合機(jī)械振動(dòng)的特征，屬于機(jī)械振動(dòng)。一、機(jī)械振動(dòng)想一想：如圖，把一個(gè)有小孔的小球連接在彈簧的一端，彈簧的另一端固定，小球套在光滑的桿上，能夠自由滑動(dòng)。彈簧的質(zhì)量與小球相比可以忽略。小球運(yùn)動(dòng)時(shí)空氣阻力很小，也可以忽略。彈簧未形變時(shí)，小球所受合力為0，處于平衡位置O把小球拉向右方，然后放開，它就在平衡位置附近運(yùn)動(dòng)起來。小球的振動(dòng)是機(jī)械振動(dòng)嗎？1.彈簧振子：我們把小球和彈簧組成的系統(tǒng)稱為彈簧振子，有時(shí)也簡(jiǎn)稱為振子。2.理想模型：（2）不計(jì)阻力；（3）忽略彈簧的質(zhì)量；（1）小球看成質(zhì)點(diǎn)；（4）彈簧始終在彈性限度內(nèi)。二、彈簧振子水平彈簧振子豎直彈簧振子二、彈簧振子3.平衡位置：（1）位于平衡位置時(shí)，小球所受合力為0；（2）經(jīng)過平衡位置時(shí)，小球速度最快，加速度為0。振子原來靜止時(shí)的位置．拓展思考：彈簧振子的平衡位置一定在彈簧的原長(zhǎng)位置嗎？不一定。如圖所示，彈簧下連接一個(gè)鉛球，其振動(dòng)的平衡位置不在彈簧的原長(zhǎng)位置，而是在彈力與重力的合力為零即鉛球靜止的位置。(1)振子在某時(shí)刻的位移：從平衡位置指向振子在該時(shí)刻位置的有向線段．若規(guī)定振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)在平衡位置右側(cè)時(shí)位移為正，則它在平衡位置左側(cè)時(shí)位移為負(fù)；1．彈簧振子的位移三、彈簧振子的位移—時(shí)間圖像三、彈簧振子的位移—時(shí)間圖象(2)例：振子在某時(shí)刻的位移方向總是背離平衡位置．如圖所示，振子在AA′之間振動(dòng)，O為平衡位置，t1時(shí)刻振子在M點(diǎn)的位移為xM，t2時(shí)刻振子在N點(diǎn)的位移為xN，而振子在Δt＝t2－t1時(shí)間內(nèi)的位移為xMN，方向如右圖所示．例.（多選）關(guān)于機(jī)械振動(dòng)的位移和平衡位置，以下說法正確的是(

)A.平衡位置就是物體振動(dòng)范圍的中心位置B．機(jī)械振動(dòng)的位移總是以平衡位置為起點(diǎn)的位移C．機(jī)械振動(dòng)的物體運(yùn)動(dòng)的路程越大，發(fā)生的位移也越大D．機(jī)械振動(dòng)的位移是指振動(dòng)物體偏離平衡位置最遠(yuǎn)時(shí)的位移E．機(jī)械振動(dòng)的位移總是背離平衡位置BE例.如圖所示的彈簧振子,O點(diǎn)為它的平衡位置,當(dāng)振子m離開O點(diǎn),再?gòu)腁點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí),振子離開平衡位置的位移是 (

)A.大小為OC,方向向左B.大小為OC,方向向右C.大小為AC,方向向左D.大小為AC,方向向右B底片勻速運(yùn)動(dòng)方向彈簧振子的x－t圖象xt底片勻速運(yùn)動(dòng)方向3t06t09t012t0-1010-2020t/sx/mmO用平滑曲線將各點(diǎn)連接錯(cuò)啦結(jié)論：彈簧振子沿一直線做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其軌跡為一直線，而它的振動(dòng)圖像卻是正弦曲線。

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。四、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是最簡(jiǎn)單、最基本的振動(dòng)。

(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:(2)任意時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)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(dòng)。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(dòng)。(3)斜率：該時(shí)刻速度的大小和方向．時(shí)間速度v減小增大減小增大速度方向向右（正）向左（負(fù)）向左（負(fù)）向右（正）加速度a增大減小增大減小加速度方向向左（負(fù)）向左（負(fù)）向右（正）向右（正）路程AAAA位移增大減小增大減小位移的正負(fù)正正負(fù)負(fù)4.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的規(guī)律通過平衡位置時(shí)，V、a、F如何？通過最大位移處時(shí)，V、a、F如何？5.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性如圖所示，物體在A與B間運(yùn)動(dòng)，O點(diǎn)為平衡位置，C和D兩點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱，則有：(1)時(shí)間的對(duì)稱：tOB＝tBO＝tOA＝tAO，tOD＝tDO＝tOC＝tCO，tDB＝tBD＝tAC＝tCA(2)速度的對(duì)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(duì)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.四、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)（3）位移和加速度的對(duì)稱①物體經(jīng)過同一點(diǎn)(如C點(diǎn))時(shí)，位移和加速度均相同；②物體經(jīng)過關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱的兩點(diǎn)(如C點(diǎn)與D點(diǎn))時(shí)，位移與加速度均大小相等，方向相反。（4）動(dòng)能、勢(shì)能、機(jī)械能的對(duì)稱①物體連續(xù)兩次經(jīng)過同一點(diǎn)(如D點(diǎn))時(shí)的動(dòng)能、勢(shì)能、機(jī)械能均相等；②物體經(jīng)過關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱的兩點(diǎn)(如C點(diǎn)與D點(diǎn))時(shí)的動(dòng)能、勢(shì)能、機(jī)械能均相等。1、一水平彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，則下列說法中正確的是(

)A．若位移為負(fù)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(shí)，速度為零，加速度最大C．振子每次通過平衡位置時(shí)，加速度相同，速度也一定相同D．振子每次通過同一位置時(shí)，其速度不一定相同，但加速度一定相同D五、當(dāng)堂訓(xùn)練2、(多選)如圖所示，彈簧振子在a、b兩點(diǎn)間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，當(dāng)振子從最大位移處a向平衡位置O運(yùn)動(dòng)過程中(

)A．加速度方向向左，速度方向向右B．位移方向向左，速度方向向右C．加速度不斷增大，速度不斷減小D．位移不斷減小，速度不斷增大BD3、如圖所示，一個(gè)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)，先后以同樣的速度通過相距10cm的A、B兩點(diǎn)，歷時(shí)0.5s，過B點(diǎn)后再經(jīng)過t＝0.5s，質(zhì)點(diǎn)以大小相等、方向相反的速度再次通過B點(diǎn)，則質(zhì)點(diǎn)從離開O點(diǎn)到再次回到O點(diǎn)歷時(shí)(O點(diǎn)為AB的中點(diǎn))(

)A．0.5s

B．1.0sC．2.0s D．4.0sB4、質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其x-t關(guān)系如圖所示．以x軸正向?yàn)樗俣葀的正方向，該質(zhì)點(diǎn)的v-t關(guān)系是(

)

B5、(多選)如圖甲所示,質(zhì)點(diǎn)在a、b兩點(diǎn)之間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象如圖乙所示。若t=0時(shí),質(zhì)點(diǎn)正經(jīng)過O點(diǎn)向b運(yùn)動(dòng),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(dòng)B.質(zhì)點(diǎn)在1.5s時(shí)的位移最大C.1.2～1.4s,質(zhì)點(diǎn)的位移在增大D.1.6～1.8s,質(zhì)點(diǎn)的位移在增大BC解析：選B、C。由于位移是指由平衡位置指向質(zhì)點(diǎn)所在位置的有向線段,故質(zhì)點(diǎn)在0.7s時(shí)的位移方向向右,且正在向平衡位置運(yùn)動(dòng),所以A項(xiàng)錯(cuò)誤;質(zhì)點(diǎn)在1.5s時(shí)的位移達(dá)到最大,故B項(xiàng)正確;在1.2～1.4s,質(zhì)點(diǎn)正在遠(yuǎn)離平衡位置,所以其位移在增加,故C項(xiàng)正確;1.6～1.8s時(shí)間內(nèi),質(zhì)點(diǎn)正向平衡位置運(yùn)動(dòng),所以其位移正在減小,故D項(xiàng)錯(cuò)。6、如果質(zhì)點(diǎn)的位移與時(shí)間關(guān)系遵從正弦函數(shù)規(guī)律，這樣的運(yùn)動(dòng)叫做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。根據(jù)圖中各圖象可以判斷出物體可能做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的是（）A．①②

B．③④ C．①③

D．②④【正確答案】C7、如圖甲所示，彈簧振子中小球運(yùn)動(dòng)的最左端M最右端N與平衡位置O間的距離為l，規(guī)定向右為正方向，其振動(dòng)圖像如圖乙所示，下列說法正確的是（）A．圖乙中x0應(yīng)為lB．0~t1時(shí)間內(nèi)小球由M向O運(yùn)動(dòng)C．

時(shí)間內(nèi)小球由M向O運(yùn)動(dòng)D．

內(nèi)與

時(shí)間內(nèi)小球運(yùn)動(dòng)方向相反【正確答案】A10、裝有砂粒的試管豎直靜浮于水面，如圖所示，將試管豎直提起少許，然后由靜止釋放并開始計(jì)時(shí)，在一定時(shí)間內(nèi)試管在豎直方向近似做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，若取豎直向上為正方向，則以下描述試管振動(dòng)的圖像中可能正確的是（）A．

B．C．

D．【正確答案】D11、（多選）如圖所示為獲取彈簧振子的位移—時(shí)間圖像的一種方法，改變紙帶運(yùn)動(dòng)的速度，下列說法正確的是（）A．如果紙帶不動(dòng)，作出的振動(dòng)圖像仍然是正弦函數(shù)曲線B．如果紙帶不動(dòng)，作出的振動(dòng)圖像是一段線段C．圖示時(shí)刻，振子正經(jīng)過平衡位置向右運(yùn)動(dòng)D．若紙帶運(yùn)動(dòng)的速度不恒定，則紙帶上描出的仍然是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像【正確答案】BC12、（多選）一個(gè)質(zhì)點(diǎn)以O(shè)點(diǎn)為平衡位置做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),位移隨時(shí)間變化的圖像如圖,a、b、c、d表示質(zhì)點(diǎn)在不同時(shí)刻的相應(yīng)位置,則（）A．質(zhì)點(diǎn)通過位置c時(shí)速度最大,加速度為零B．質(zhì)點(diǎn)從位置a到位置c和從位置b到位置d所用時(shí)間相等C．質(zhì)點(diǎn)從位置a到位置b和從