2.1簡諧運動(課件)-2021-2022學年高中物理課件（人教版2019選擇性必修第一冊）

第二章機械振動2.1簡諧運動人教版（2019）高中物理選擇性必修第一冊CONTENTS01機

械

振

動02彈

簧

振

子03振

動

圖

像04典型例題典型例題典型例題vvvvvvvv例典型例題題典型例題目錄典型例題典型例題05簡

諧

運

動01

機

械

振

動機械振動復習回顧高中階段我們學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生活中的機械振動這些不同的運動現(xiàn)象中是否隱藏著相同的物理規(guī)律？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”運動“往復”意味著具有“周期性”

一、機械振動2.特點:(1)平衡位置

振動停止時物體所在的位置.------“對稱性”(2)往復運動------“周期性”

物體在平衡位置附近的往復運動．1.定義:例：(多選)下列幾種運動屬于機械振動的是(

)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機械振動是物體在平衡位置兩側做往復運動，乒乓球的上下運動不是在平衡位置兩側的往復運動，A錯誤，BCD正確．02

彈

簧

振

子機械振動1．彈簧振子如圖所示，如果球與桿或斜面之間的摩擦可以忽略，且彈簧的質量與小球相比也可以忽略，則該裝置為彈簧振子。二、彈簧振子

彈

簧

振

子水平彈簧振子豎直彈簧振子

2.條件(理想化)

：

①小球看成質點

②忽略彈簧質量③忽略摩擦力

④在彈性限度內

1.定義:

小球和彈簧所組成的系統(tǒng).理想化模型非勻變速直線運動振子的運動是怎樣一種運動呢？二、彈簧振子3.平衡位置：振子原來靜止時的位置．4.位移：由平衡位置指向振子所在位置的有向線段提示：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.因此在研究振動時，字母x具有雙重含義：它既表示小球的位置(坐標)，又表示振子在某時刻的位移.如圖示，是振子在A、B位置的位移xA和xB

例.關于機械振動的位移和平衡位置，以下說法正確的是(

)A.平衡位置就是物體振動范圍的中心位置B．機械振動的位移總是以平衡位置為起點的位移C．機械振動的物體運動的路程越大，發(fā)生的位移也越大D．機械振動的位移是指振動物體偏離平衡位置最遠時的位移解析：平衡位置是物體可以靜止的位置，所以應與受力有關，與是否為振動范圍的中心位置無關B例.如圖所示的彈簧振子,O點為它的平衡位置,當振子m離開O點,再從A點運動到C點時,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B03

振

動

圖

像機械振動研究彈簧振子的位移-時間圖像如何記錄振子在不同時刻的位移？Ox三.彈簧振子的位移-時間圖像圖像繪制方法方法一、頻閃照片法底片勻速運動方向xt底片勻速運動方向頻閃照相法采集數(shù)據(jù)：甲方法二、描點法乙時間t0t02t03t04t05t06t0位移x/mm-20.0-17.8-10.1-0.110.317.720.0丙時間t6t07t08t0

9t010t011t012t0位移x/mm20.017.710.30.1-10.1-17.8-20.0第1個半周期第2個半周期作圖思路：建坐標系定標度描點

連線3t06t09t012t0-1010-2020t/sx/mmO時間t0t02t03t04t05t06t0位移x/mm-20.0-17.8-10.1-0.110.317.720.0第1個半周期3t06t09t012t0-1010-2020t/sx/mmO第2個半周期時間t6t07t08t09t010t011t12t0位移x/mm20.017.7-10.30.1-10.1-17.8-20.03t06t09t012t0-1010-2020t/sx/mmO用平滑曲線將各點連接—描點法錯啦對啦第一個1/2周期：

時間t(s)0t02t03t04t05t06t0位移x(cm）-20.0-17.8-10.10.110.317.720.0

第二個1/2周期：時間t(s)6t07t08t09t010t011t012t0位移x(cm)20.017.710.30.1-10.1-17.8-20.0坐標原點O－平衡位置橫坐標－振動時間t縱坐標－振子相對于平衡位置的位移位移傳感器驗證法結論：彈簧振子的振動圖像是一條正弦曲線.04

簡

諧

運

動機械振動1、定義：如果質點的位移與時間的關系遵從正弦函數(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動。

2、圖象意義:表示一個振子不同時刻所在的位置或者一個振子位移隨時間的變化規(guī)律。四、簡諧運動及其圖象簡諧運動是最簡單、最基本的振動。

(1)任意時刻質點位移的大小和方向。如圖甲所示，質點在t1、t2時刻的位移分別為x1和-x2。3、圖象應用:(2)任意時刻質點的振動方向:看下一時刻質點的位置,如圖乙中a點,下一時刻離平衡位置更遠,故a點此刻向上振動。圖乙中b點,下一時刻離平衡位置更近,故b此刻向上振動。(4)任意時刻質點的速度、加速度、位移的變化情況及大小比較：看下一時刻質點的位置，判斷是遠離還是靠近平衡位置(3)斜率：該時刻速度的大小和方向．①位移和合外力（加速度）的方向相反，變化趨勢相同；②速度和合外力（加速度）的大小變化趨勢相反；4、理解簡諧運動的對稱性如圖所示，物體在A與B間運動，O點為平衡位置，C和D兩點關于O點對稱，則有：(1)時間的對稱：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（如D點）的速度大小相等，方向相反．②物體經(jīng)過關于O點對稱的兩點（如C與D兩點）的速度大小相等，方向可能相同，也可能相反．05

典

型

例

題機械振動1、一水平彈簧振子做簡諧運動，則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

隨堂練習2、(多選)如圖所示，彈簧振子在a、b兩點間做簡諧運動，當振子從最大位移處a向平衡位置O運動過程中(

)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，一個做簡諧運動的質點，先后以同樣的速度通過相距10cm的A、B兩點，歷時0.5s，過B點后再經(jīng)過t＝0.5s，質點以大小相等、方向相反的速度再次通過B點，則質點從離開O點到再次回到O點歷時(O點為AB的中點)(

)A．0.5s

B．1.0sC．2.0s D．4.0sB4、質點做簡諧運動，其x-t關系如圖所示．以x軸正向為速度v的正方向，該質點的v-t關系是(

)

B5、(多選)如圖甲所示,質點在a、b兩點之間做簡諧運動,質點做簡諧運動的圖象如圖乙所示。若t=0時,質點正經(jīng)過O點向b運動,則下列說法正確的是(

)A.質點在0.7s時,正在遠離平衡位置運動B.質點在1.5s時的位移最大C.1.2～1.4s,質點的位移在增大D.1.6～1.8s,質點的位移在增大BC解析：選B、C。由于位移是指由平衡位置指向質點所在位置的有向線段,故質點在0.7s時的位移方向向右,且正在向平衡位置運動,所以A項錯誤;質點在1.5s時的位移達到最大,故B項正確;在1.2～1.4s,質點正在遠離平衡位置,所以其位移在增加,故C項正確;1.6～1.8s時間內,質點正向平衡