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

第1節(jié)

簡諧運動第二章

機(jī)械振動思考1高中階段我們學(xué)過的運動形式有哪些?(提示：按運動軌跡分類)直線運動曲線運動勻速直線運動變速直線運動勻變速直線運動變加速直線運動拋體運動圓周運動平拋運動斜拋運動勻速圓周運動變速圓周運動思考2這些運動的共同點是什么?

也稱這中心為平衡位置①圍繞著“中心”位置“中心”意味著具有“對稱性”知道一次完整的運動情況可推之后的運動情況②“往復(fù)”運動“往復(fù)”意味著具有“周期性”

1、知道什么是機(jī)械振動，什么是彈簧振子；2、知道什么樣的振動是簡諧運動；3、明確簡諧運動的位移-時間圖像的物理意義，能根據(jù)圖像判定振子在振動過程中的位移、速度、加速度的變化規(guī)律。知識點一、機(jī)械振動1、定義：物體在平衡位置附近的往復(fù)運動。2、特點：（1）平衡位置——“對稱性”（2）往復(fù)運動——“周期性”練一練1.(多選)下列幾種運動屬于機(jī)械振動的是(

)A．乒乓球在地面上的上下運動B．彈簧振子在豎直方向的上下運動C．秋千在空中來回運動D．浮于水面上的圓柱形玻璃瓶上下振動BCD【解析】選BCD機(jī)械振動是物體在平衡位置兩側(cè)做往復(fù)運動，乒乓球的上下運動不是在平衡位置兩側(cè)的往復(fù)運動，A錯誤，BCD正確．知識點二、彈簧振子1、定義：把一個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。小球和彈簧組成的系統(tǒng)稱為彈簧振子。2、理性化模型：（1）不計阻力（2）彈簧的質(zhì)量與小球相比可以忽略。（3）小球從平衡位置被拉開的位移在彈性限度內(nèi)。水平彈簧振子把小球拉向右方，然后放開，它就在平衡位置附近運動起來。豎直彈簧振子總是在豎直方向的平衡位置附近的往復(fù)運動。3、常見的彈簧振子知識點三、彈簧振子的位移-時間圖像1.建立坐標(biāo)系以小球的平衡位置為坐標(biāo)原點，沿著它的振動方向建立坐標(biāo)軸。以水平彈簧振子為例：規(guī)定小球在平衡位置右邊時它對平衡位置的位移為正，在左邊時為負(fù)。2.振子的位移通常說的振子的位移是指某時刻的位移，即振子相對平衡位置的位移。例如：振子在MM′之間振動，O為平衡位置，t1時刻振子在M點的位移為xM，t2時刻振子在N點的位移為xM′；t1t2思考討論：怎樣才能得到小球位移與時間的關(guān)系？要想得到位移與時間的關(guān)系，關(guān)鍵在于記錄不同時刻小球的位置，為了便于分析，最好是相等時間間隔的位置。利用頻閃照相、照相機(jī)連拍，或用攝像機(jī)攝像后逐幀觀察的方式，都可以得到相等時間間隔的不同時刻小球的位置。彈簧振子的頻閃照片頻閃儀每隔0.05s閃光一次，閃光的瞬間振子被照亮，從而得到閃光時小球的位置，相鄰兩個位置之間的時間相隔為0.05s。3.x-t圖像選取小球平衡位置為坐標(biāo)原點，橫坐標(biāo)表示振子振動的時間t，縱坐標(biāo)表示振子相對平衡位置的位移x。振動圖像4.x--t圖象物理意義反映了振子的位移隨時間的變化規(guī)律。小球的位置坐標(biāo)反映了小球相對于平衡位置的位移。練一練1.如圖所示,彈簧下端懸掛一鋼球,上端固定組成一個振動系統(tǒng),用手把鋼球向上托起一段距離,然后釋放,下列說法正確的是(

)A.鋼球運動過程中的最高處為平衡位置

B.鋼球運動過程中的最低處為平衡位置

C.鋼球速度為零處為平衡位置

D.鋼球原來靜止時的位置為平衡位置D2.彈簧振子在光滑水平面上做機(jī)械振動,在振子向平衡位置運動的過程中(

)A.振子所受的彈力逐漸增大B.振子的位移逐漸增大C.振子的速度逐漸減小D.振子的加速度逐漸減小D技法點撥應(yīng)注意,振子的位移是指質(zhì)點由平衡位置指向物體所在位置的有向線段,向平衡位置運動時位移逐漸減小,彈力也逐漸減小,由牛頓第二定律a=F/m即可判斷。知識點四、簡諧運動思考討論：從獲得的彈簧振子的x-t圖像可以看出，小球位移與時間的關(guān)系似乎可以用正弦函數(shù)來表示，如何確定彈簧振子中小球的位移與時間的關(guān)系是否遵從正弦函數(shù)的規(guī)律？（1）驗證法:假定是正弦曲線，可用刻度尺測量它的振幅和周期，寫出對應(yīng)的表達(dá)式，然后在曲線中選小球的若干個位置，用刻度尺在圖中測量它們的縱坐標(biāo)(位移)，將每一個測量位移所對應(yīng)的橫坐標(biāo)(時間)代入正弦函數(shù)表達(dá)式求出函數(shù)值，比較函數(shù)值與測量值，如果相等，則這條曲線就是一條正弦曲線。（2）擬合法：測量小球在各個位置的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，把測量值輸入計算機(jī)中，作出這條曲線，然后按照計算機(jī)提示用一個周期性函數(shù)擬合這條曲線，看一看彈簧振子的x--t的關(guān)系是否可以用什么函數(shù)表示。1.簡諧運動（1）如果物體的位移與時間的關(guān)系遵從正弦函數(shù)的規(guī)律，即它的振動圖像（x-t圖像）是一條正弦曲線，這樣的振動是一種簡諧運動。（2）簡諧運動是最基本、最簡單的振動。2.對簡諧運動圖象(x-t圖象)的認(rèn)識（1）形式：正（余）弦曲線．（2）物理意義：表示振動的質(zhì)點在不同時刻偏離平衡位置的位移，是位移隨時間的變化規(guī)律。（3）獲取信息①任意時刻質(zhì)點位移的大小和方向②任意時刻質(zhì)點的振動方向：看下一時刻質(zhì)點的位置，如圖中a點，下一時刻離平衡位置更遠(yuǎn)，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(yuǎn)離還是靠近平衡位置．若遠(yuǎn)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。（4）簡諧運動的位移和與一段時間內(nèi)位移的區(qū)別振動位移是從平衡位置指向振子某時刻所在位置的有向線段，方向為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。在tl時刻振子的位移為xl，t2時刻的位移為x2，t4時刻為x4一段時間內(nèi)的位移是指從初位置指向末位置的有向線段，從tl時刻到t2時刻的位移為x2-x1，從tl時刻到t4時刻的位移為x4-x1。1、關(guān)于水平放置的彈簧振子的運動,下列說法正確的是()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,速度為零,加速度最大C.振子每次通過平衡位置時,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D練一練2、(多選)對于彈簧振子的簡諧運動,下述說法正確的是()A.振子通過平衡位置時,加速度最小B.振子在最大位移處時,速度最大C.振子在連續(xù)兩次通過同一位置時,速度相同D.振子連續(xù)兩次通過同一位置時,動能相同AD3、一簡諧運動的圖像如圖所示,在0.1～0.15s這段時間內(nèi)()A.加速度增大,速度變小,加速度和速度方向相同B.加速度增大,速度變小,加速度和速度方向相反C.加速度減小,速度變大,加速度和