物理（人教版選修3-4）課件第11章第1節(jié)簡諧運(yùn)動

第一部分第十一章機(jī)械振動第一節(jié)簡諧運(yùn)動1．理解彈簧振子這一物理模型．2．知道什么是簡諧運(yùn)動．3．知道簡諧運(yùn)動的圖象為正弦曲線．學(xué)案一彈簧振子學(xué)案二簡諧運(yùn)動及其圖象學(xué)案三對簡諧運(yùn)動圖象的理解彈簧振子一、彈簧振子1．平衡位置：振子原來________時的位置．2．機(jī)械振動：物體或質(zhì)點(diǎn)在其______________附近所做的________運(yùn)動，簡稱振動．靜止平衡位置往復(fù)3．彈簧振子：它是小球和彈簧所組成的________的名稱，是一個理想模型．振子模型：如圖所示，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．系統(tǒng)忽略忽略二、彈簧振子的位移—時間圖象1．建立坐標(biāo)系：以小球的_____________為坐標(biāo)原點(diǎn)，用橫坐標(biāo)表示振子振動的________，縱坐標(biāo)表示振子相對平衡位置的________．2．振子位置的確定：用頻閃照相機(jī)，沿垂直于振動的方向________運(yùn)動，就能確定經(jīng)過各相等時間間隔振子所到達(dá)的位置．3．把這些位置用平滑曲線連接起來就得到了彈簧振子的位移—時間圖象．平衡位置時間位移勻速判斷正誤(1)彈簧振子是一個理想化的模型．(

)(2)彈簧振子在豎直方向上運(yùn)動時，其平衡位置在其運(yùn)動的最低位置．(

)(3)彈簧振子的位移—時間圖象表示振子的運(yùn)動軌跡．(

)√××簡諧運(yùn)動及其圖象1．簡諧運(yùn)動如果質(zhì)點(diǎn)的位移與時間的關(guān)系遵從________函數(shù)的規(guī)律，即它的振動圖象(x－t圖象)是一條________曲線，這樣的振動叫做簡諧運(yùn)動．簡諧運(yùn)動是________、最基本的振動．彈簧振子的運(yùn)動就是________運(yùn)動．正弦正弦最簡單簡諧2．簡諧運(yùn)動的圖象(如圖所示)(1)坐標(biāo)系的建立：在簡諧運(yùn)動的圖象中，以橫軸表示________，縱軸表示________．(2)物理意義：振動圖象表示振動物體的________隨________的變化規(guī)律．時間位移位移時間彈簧振子與簡諧運(yùn)動的特點(diǎn)1．彈簧振子彈簧振子是一種理想化模型，應(yīng)滿足以下條件：(1)質(zhì)量：彈簧質(zhì)量比小球質(zhì)量小得多，可以認(rèn)為質(zhì)量只集中于小球上．(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(rèn)為小球是一個質(zhì)點(diǎn)．(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)．2．簡諧運(yùn)動的位移位移的表示方法：以平衡位置為坐標(biāo)原點(diǎn)，以振動所在的直線為坐標(biāo)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(biāo)來表示．3．簡諧運(yùn)動的速度(1)物理含義：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(biāo)軸(也稱“一維坐標(biāo)系”)上，速度的正負(fù)號表示振子運(yùn)動方向與坐標(biāo)軸的正方向相同或相反．(2)特點(diǎn)：如圖所示為一簡諧運(yùn)動的模型，振子在O點(diǎn)速度最大，在A、B兩點(diǎn)速度為零．

一彈簧振子做簡諧運(yùn)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，但加速度一定相同解析：選項內(nèi)容分析結(jié)論A在振子由O向A運(yùn)動的過程中，振子的位移、速度為負(fù)值，加速度為正值錯誤B當(dāng)振子通過平衡位置時，加速度為零，速度最大錯誤C當(dāng)振子每次通過平衡位置時，速度的大小相等，方向可能向左也可能向右，但加速度相同錯誤D當(dāng)振子每次通過同一位置時，加速度相同，速度的大小相等，方向可能向左也可能向右正確答案：D【題后總結(jié)】簡諧運(yùn)動具有對稱性和周期性，即振子運(yùn)動到關(guān)于平衡位置對稱的兩個位置時，速度、位移等矢量，其大小一定是相等的，動能、勢能等標(biāo)量一定是相等的．【訓(xùn)練】1．對于做簡諧運(yùn)動的彈簧振子，下列說法錯誤的是(

)A．振子通過平衡位置時，速度最大B．振子在最大位移處時，加速度最小C．振子連續(xù)兩次通過同一位置時，位移相同D．振子連續(xù)兩次通過同一位置時，動能相等，機(jī)械能相等解析：振子通過平衡位置時加速度為零，但速度最大，選項A正確；振子在最大位移處時速度最小，但加速度最大，選項B錯誤；同一位置相對于平衡位置的位移相同，選項C正確；動能是標(biāo)量，振子經(jīng)過同一位置時速度的大小相等，則動能相等，機(jī)械能相等，選項D正確．答案：B2．(多選)物體做簡諧運(yùn)動的過程中，有兩點(diǎn)A、A′關(guān)于平衡位置對稱，則物體(

)A．在兩點(diǎn)處的位移相同B．在兩點(diǎn)處的速度可能相同C．在兩點(diǎn)處的加速度可能相同D．在兩點(diǎn)處的動能一定相同解析：根據(jù)簡諧運(yùn)動的特點(diǎn)可知，關(guān)于平衡位置的對稱點(diǎn)，物體位移的大小相等，但方向相反，選項A錯誤；物體速度的大小相等，方向可以相同，也可以相反，故選項B正確；物體加速度的大小相等，方向相反，選項C錯誤；由于速度的大小相等，動能自然相同，選項D正確．答案：BD3．如圖所示為一彈簧振子，O為平衡位置，以向右為正方向，振子在B、C之間振動時(

)A．由B→O時位移為負(fù)、速度為正B．由O→C時位移為正、速度為負(fù)C．由C→O時位移為負(fù)、速度為正D．由O→B時位移為正、速度為負(fù)解析：速度方向即振子運(yùn)動方向，而振子的位移以平衡位置O為初始位置指向振子所在位置．由B→O時，位移向左為負(fù)，速度向右為正；由O→C時，位移向右為正，速度向右為正；由C→O時，位移向右為正，速度向左為負(fù)；由O→B時，位移向左為負(fù)，速度向左為負(fù)，選項A正確．答案：A4．關(guān)于機(jī)械振動和平衡位置，下列說法正確的是(

)A．平衡位置就是物體振動范圍的中心位置B．機(jī)械振動的位移總是以平衡位置為起點(diǎn)的C．機(jī)械振動的物體運(yùn)動的路程越大，發(fā)生的位移也越大D．機(jī)械振動的位移是指振動物體偏離平衡位置最遠(yuǎn)的位移解析：平衡位置是物體可以靜止的位置，所以應(yīng)與受力有關(guān)，與是否為振動范圍的中心無關(guān)，故正確選項A錯誤；振動位移是以平衡位置為初始點(diǎn)，到質(zhì)點(diǎn)所在位置的有向線段，振動位移隨時間而變化．振子偏離平衡位置最遠(yuǎn)時，振動物體的位移最大，所以只有選項B正確．答案：B對簡諧運(yùn)動圖象的理解1．圖象特點(diǎn)：簡諧運(yùn)動的位移與時間的關(guān)系遵從正弦函數(shù)規(guī)律．2．振動圖象是振子的位移隨時間的變化規(guī)律，根據(jù)振動圖象：(1)可直接讀出振子在某一時刻相對于平衡位置的位移大?。?2)可直接讀出振子正(負(fù))位移的最大值；(3)可判斷某一時刻振動物體的速度方向和加速度方向，以及它們的大小和變化趨勢．3．簡諧運(yùn)動圖象問題的分析方法(1)要理解x－t圖象的意義．(2)充分利用圖象的直觀性，把圖象與振動過程聯(lián)系起來，圖象上的一個點(diǎn)表示振動中的一個狀態(tài)(位置、振動方向等)，圖象上的一段圖線對應(yīng)振動的一個過程，關(guān)鍵是判斷平衡位置、最大位移及振動方向．

(多選)一質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動，其位移x與時間t的關(guān)系曲線如圖所示，由圖可知，t＝2.5s時，質(zhì)點(diǎn)的(

)A．速度沿負(fù)方向B．速度沿正方向C．質(zhì)點(diǎn)正向平衡位置移動D．質(zhì)點(diǎn)正遠(yuǎn)離平衡位置向最大位移處運(yùn)動思路點(diǎn)撥：由x－t圖象判斷位移與速度的變化情況．解析：答案：BC【題后總結(jié)】(1)振動圖象反映的是振動的位移隨時間的變化規(guī)律，而不是質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的軌跡．(2)解決振動問題的技巧之一就是將振動情形與圖象結(jié)合起來，既要能根據(jù)振動情況畫出振動的位移—時間圖象，又要能將振動圖象“翻譯”成振動過程．【訓(xùn)練】1．如圖所示的某一彈簧振子的振動圖象，由圖可知在t1和t2兩時刻|x1|＝|x2|，那么t1、t2兩時刻比較(

)A．速度相同 B．加速度相同C．位移相同 D．動能相同解析：t1、t2兩時刻對應(yīng)的位置關(guān)于平衡位置對稱，加速度、位移為矢量，其大小相等，而方向相反，因此加速度、位移并不相同，速度的大小相等，方向相反．答案：D2．一質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動的圖象如圖所示，該質(zhì)點(diǎn)在t＝3.5s時刻(

)A．速度為正，加速度為正B．速度為負(fù)，加速度為負(fù)C．速度為負(fù)，加速度為正D．速度為正，加速度為負(fù)解析：由圖象可知在t＝3.5s時刻，質(zhì)點(diǎn)正向正方向運(yùn)動，所以速度為正，此時質(zhì)點(diǎn)做減速運(yùn)動，所以加速度方向為負(fù)，故選項D正確．答案：