2.1簡諧運(yùn)動(dòng)及其圖像課件高二上學(xué)期物理教科版選擇性

§1簡諧運(yùn)動(dòng)及其圖像高二物理（教科版2019）選擇性必修第一冊(cè)第二章機(jī)械振動(dòng)機(jī)械振動(dòng)01簡諧運(yùn)動(dòng)02學(xué)習(xí)目標(biāo)描述簡諧運(yùn)動(dòng)的物理量及表達(dá)式03簡諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式觀察下圖幾個(gè)常見的運(yùn)動(dòng)，具有什么共同特點(diǎn)？小狗蕩秋千的運(yùn)動(dòng)鐘擺的往復(fù)運(yùn)動(dòng)镲片的運(yùn)動(dòng)新課引入特點(diǎn):

上述物體總是在某一位置附近做往復(fù)性的運(yùn)動(dòng)。1.定義：我們把物體或物體的一部分在一個(gè)位置附近做的往復(fù)運(yùn)動(dòng)稱為機(jī)械振動(dòng)。簡稱振動(dòng)。一、機(jī)械振動(dòng)：2.特點(diǎn)：(1)中心位置（平衡位置）(2)往復(fù)運(yùn)動(dòng)振動(dòng)物體靜止時(shí)的位置“對(duì)稱性”“周期性”新課引入思考與討論：新課引入1.應(yīng)用萬有引力定律時(shí)，要求兩個(gè)物體需為質(zhì)點(diǎn)，為什么？2.應(yīng)用庫侖定律時(shí)，要求兩個(gè)帶電體需為點(diǎn)電荷，為什么？3.研究自由落體運(yùn)動(dòng)或平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，要求物體只受重力，為什么？

質(zhì)點(diǎn)、點(diǎn)電荷是理想化物理模型；自由落體運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)是理想化運(yùn)動(dòng)形式，主要目的是為了研究物理問題的方便性，在明確了基本規(guī)律基礎(chǔ)上可以研究更加復(fù)雜的情況。這節(jié)課我們來研究一個(gè)機(jī)械振動(dòng)運(yùn)動(dòng)中的理想化模型。2.條件：（1）忽略摩擦力等各種阻力；（2）小球看成質(zhì)點(diǎn)；

（3）忽略彈簧質(zhì)量。

1.定義: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。彈簧+小球二、簡諧運(yùn)動(dòng)新課講授新課講授模型實(shí)驗(yàn)演示思考與討論：新課講授

結(jié)合剛才的演示實(shí)驗(yàn)和下圖，如果O點(diǎn)是彈簧原長的位置，小球在此點(diǎn)的受力特點(diǎn)是什么？二、簡諧運(yùn)動(dòng)3.平衡位置：振子原來靜止時(shí)的位置，即：小球所受合力為0。新課講授思考與討論：彈簧振子的平衡位置一定在彈簧的原長位置嗎？二、簡諧運(yùn)動(dòng)3.平衡位置：新課講授不一定在彈簧的原長位置。

如果輕質(zhì)彈簧的下端掛一個(gè)小球，上端固定，它們組成了一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)，即為豎直彈簧振子。小球原來靜止時(shí)的位置就是彈簧振子的平衡位置，但此位置卻并非是彈簧原長的位置。二、簡諧運(yùn)動(dòng)思考與討論：新課講授1.結(jié)合剛才的演示實(shí)驗(yàn)和下圖，如果我們把彈簧壓縮，讓彈簧振子從最左端的A點(diǎn)釋放，開始運(yùn)動(dòng)，它運(yùn)動(dòng)有何特點(diǎn)？3.你覺得怎樣可以更加形象直觀的描述彈簧振子的運(yùn)動(dòng)呢？2.在由A到O再到B的過程中，彈簧振子的加速度如何變化？速度如何變化？相對(duì)O點(diǎn)的距離如何變化？二、簡諧運(yùn)動(dòng)復(fù)習(xí)回顧：新課講授我們?nèi)绾蚊枋鑫矬w在直線運(yùn)動(dòng)中的位置變化呢？如果我們已經(jīng)知道了物體各個(gè)時(shí)刻的位置信息如下所示：時(shí)間t/s05.010.015.020.0位移x/m0100200300400新課講授時(shí)間t/s05.010.015.020.0位移x/m0100200300400(1)選取位置參考點(diǎn)，設(shè)原點(diǎn)位置坐標(biāo)為零.(2)選取正方向，建立平面直角坐標(biāo)系，用橫軸表示時(shí)間t，用縱軸表示位移x.(3)描點(diǎn)法描出數(shù)據(jù).x/m40030020010005101520t/s位移時(shí)間圖像(4)用平滑的曲線盡可能的把絕大部分點(diǎn)連接起來思考與討論：通過剛才的復(fù)習(xí)，你是否覺得我們也可以通過位移時(shí)間圖像來形象直觀的描述彈簧振子的位置隨時(shí)間的變化關(guān)系呢？知識(shí)點(diǎn)

1

振幅因?yàn)椋黶in（ωt+φ)｜≤1，所以｜x｜≤A，這說明A是物體離開平衡位置的最大距離。如圖，M點(diǎn)和M'點(diǎn)表示水平彈簧振子在平衡位置O點(diǎn)最右端及最左端的位置，則｜OM｜=｜OM'｜=A。定義：我們把振動(dòng)物體離開平衡位置的最大距離，叫做振動(dòng)的振幅。單位：米（m）振幅的2倍表示振動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)范圍的大小物理意義：振幅是描述振動(dòng)強(qiáng)弱的物理量。AA2Ax＝Asin（ωt＋φ）三、描述簡諧運(yùn)動(dòng)的物理量及表達(dá)式知識(shí)點(diǎn)2

周期與頻率全振動(dòng):振動(dòng)物體從某一初始狀態(tài)開始，再次回到初始狀態(tài)（即位移、速度均與初態(tài)完全相同,如M→M）所經(jīng)歷的過程。一次全振動(dòng)路程為振幅的4倍,即4A。周期（T）:做簡諧運(yùn)動(dòng)的物體完成一次全振動(dòng)所需要的時(shí)間。單位:秒s.頻率（f）:做簡諧運(yùn)動(dòng)的物體單位時(shí)間內(nèi)完成全振動(dòng)的次數(shù)。單位:赫茲Hz.關(guān)系：T＝1/f周期和頻率都是描述振動(dòng)快慢的物理量。知識(shí)點(diǎn)3

相位當(dāng)（ωt＋φ）確定時(shí)，sin（ωt＋φ）的值也就確定了，所以（ωt＋φ）代表了做簡諧運(yùn)動(dòng)的物體此時(shí)正處于一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期中的哪個(gè)狀態(tài)。從x＝Asin（ωt＋φ）可以發(fā)現(xiàn)：“t+

”

叫簡諧運(yùn)動(dòng)的相位。物理意義：是表示物體振動(dòng)步調(diào)的物理量，用相位來描述簡諧運(yùn)動(dòng)在各個(gè)時(shí)刻所處的不同狀態(tài)。當(dāng)t=0時(shí)的相位是

，

叫初相位，或初相。經(jīng)常用到的是兩個(gè)相同頻率的簡諧運(yùn)動(dòng)的相位差，簡稱相差。Δφ＝(φt+φ2）-(φt+φ1）=φ2－φ1相位差Δφ＝φ2－φ1：(1)取值范圍：－2π≤

≤2π.(2)

>0，表示振動(dòng)2比振動(dòng)1超前。

<0，表示振動(dòng)2比振動(dòng)1滯后。①同相：相位差為零，一般地為

=2n(n=0,1,2,……)②反相：相位差為，一般地為=(2n+1)(n=0,1,2,……)深入理解振幅圓頻