第1課 簡諧運動 -2023-2024學年高二物理（人教版2019）（原卷版）

第1課簡諧運動學習目標學習目標課程標準學習目標通過試驗，生疏簡諧運動的特征。能用公式和圖像描述簡諧運動。1．生疏機械振動。2．通過彈簧振子生疏簡諧運動。3．簡諧運動x-t圖像的特點及其應用。002預習導學（一）課前閱讀：振動的強弱用\t"/item/%E6%9C%BA%E6%A2%B0%E6%8C%AF%E5%8A%A8/_blank"振動量來衡量，振動量可以是振動體的位移、速度或加速度。振動量假如超過允許范圍，機械設備將產(chǎn)生較大的動載荷和噪聲，從而影響其工作性能和使用壽命，嚴峻時會導致零部件的\t"/item/%E6%9C%BA%E6%A2%B0%E6%8C%AF%E5%8A%A8/_blank"早期失效。例如，\t"/item/%E6%9C%BA%E6%A2%B0%E6%8C%AF%E5%8A%A8/_blank"透平葉片因振動而產(chǎn)生的斷裂，可以引起\t"/item/%E6%9C%BA%E6%A2%B0%E6%8C%AF%E5%8A%A8/_blank"嚴峻事故。由于現(xiàn)代機械結構日益簡單，\t"/item/%E6%9C%BA%E6%A2%B0%E6%8C%AF%E5%8A%A8/_blank"運動速度日益提高，振動的危害更為突出。反之，利用振動原理工作的機械設備，則應能產(chǎn)生預期的振動。在機械工程領域中，除固體振動外還有\(zhòng)t"/item/%E6%9C%BA%E6%A2%B0%E6%8C%AF%E5%8A%A8/_blank"流體振動，以及固體和流體耦合的振動。\t"/item/%E6%9C%BA%E6%A2%B0%E6%8C%AF%E5%8A%A8/_blank"空氣壓縮機的\t"/item/%E6%9C%BA%E6%A2%B0%E6%8C%AF%E5%8A%A8/_blank"喘振，就是一種流體振動。（二）基礎梳理一、彈簧振子（一）機械振動機械振動：物體或者在一個位置四周所做的運動，叫做機械振動。（二）彈簧振子1、彈簧振子：一種抱負化模型：①桿光滑，阻力；②輕彈簧，彈簧質(zhì)量．2、分類：，，。3、平衡位置：。4、一次全振動：?！靖拍钸B接】機械運動的特例---機械振動【拓展補充】后面還要學習一種重要的抱負化振動模型---單擺?！炯磳W即練】如圖所示，在光滑水平面上有一質(zhì)量為m的小物塊與左端固定的輕質(zhì)彈簧相連，構成一個水平彈簧振子，彈簧處于原長時小物塊位于O點．現(xiàn)使小物塊在M、N兩點間沿光滑水平面運動，在此過程中()A．小物塊運動到M點時回復力與位移方向相同B．小物塊每次運動到N點時的加速度肯定相同C．小物塊從O點向M點運動過程中做加速運動D．小物塊從O點向N點運動過程中機械能增加【微點撥】留意胡克定律、牛頓其次定律的應用二、彈簧振子的位移-時間圖像1．偏離平衡位置的位移：。2.振幅：。3.路程：一個周期路程是個振幅，半個周期的路程是個振幅。4.圖像得出：描點連線，掃描法?！靖拍钸B接】留意與某段時間內(nèi)通過的位移的區(qū)分【拓展補充】該圖像的斜率表示物體振動的速度三、簡諧運動1.運動特征：。2.．對簡諧運動圖像的生疏(1)簡諧運動的圖像是一條曲線，如圖所示。(2)圖像反映了質(zhì)點的隨變化的規(guī)律，（填“代表”或者“不代表”）質(zhì)點運動的軌跡。3．圖像信息(1)可以確定某時刻質(zhì)點離開平衡位置的。(2)確定某時刻質(zhì)點速度的方向：速度的方向可以通過下一時刻位移的變化來判定，若下一時刻位移增加，振動質(zhì)點的速度方向就是遠離t軸，若下一時刻位移減小，振動質(zhì)點的速度方向就是指向t軸。(3)比較不同時刻質(zhì)點的動能、勢能的大小?！靖拍钸B接】機械振動的特例---簡諧運動【拓展補充】后面還要從受力角度進一步理解簡諧運動【即學即練】1.推斷題(1)簡諧運動是勻變速運動。()(2)簡諧運動的圖像描述的是振動質(zhì)點的軌跡。()2.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．鋼球運動的最高處為平衡位置B．鋼球運動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3．如圖所示，彈簧振子在M、N之間做簡諧運動。以平衡位置O為原點，建立Ox軸，向右為x軸正方向。若振子位于N點時開頭計時，則其振動圖像為()（三）預習作業(yè)1．（多選）如圖所示為某物體做簡諧運動的圖象，下列說法中正確的是()A．由P→Q位移在增大B．由P→Q速度在增大C．由M→N位移是先減小后增大D．由M→N位移始終減小2．（多選）如圖1所示，彈簧振子以點O為平衡位置，在A、B兩點之間做簡諧運動。取向右為正方向，振子的位移x隨時間t的變化如圖2所示，下列說法正確的是()A．t＝0.8s，振子的速度方向向左B．t＝0.2s時，振子在O點右側6cm處C．t＝0.4s和t＝1.2s時，振子的加速度相同D．t＝0.4s到t＝0.8s的時間內(nèi)，振子的速度漸漸增大003探究提升環(huán)節(jié)一生疏機械振動思考：1．那些運動屬于機械振動？2．機械振動有何共性？環(huán)節(jié)二彈簧振子問題探究1：如圖所示，小球被套在光滑的水平桿上，跟彈簧相連組成彈簧振子，小球在平衡位置O四周的A、B間往復運動，以O為位移起點，向右為位移x的正方向，則(1)速度由正變成負的位置在____________．(2)位移方向轉(zhuǎn)變的位置在____________，負向最大值的位置在____________．環(huán)節(jié)三簡諧運動的特征問題探究2：（多選）如圖甲所示，以O點為平衡位置，彈簧振子在A、B兩點間做簡諧運動，圖乙為這個彈簧振子的振動圖象.下列說法中正確的是()A.在t＝0.2s時，彈簧振子的加速度為正向最大B.在t＝0.1s與t＝0.3s兩個時刻，彈簧振子在同一位置C.從t＝0到t＝0.2s時間內(nèi)，彈簧振子做加速度增大的減速運動D.在t＝0.6s時，彈簧振子有最小的彈性勢能問題探究3：（多選）如圖所示，物體A置于物體B上，一輕質(zhì)彈簧一端固定，另一端與B相連，在彈性限度范圍內(nèi)，A和B一起在光滑水平面上做往復運動(不計空氣阻力)。則下列說法正確的是()A．物體A和B一起做簡諧運動B．作用在A上的靜摩擦力大小與彈簧的形變量成正比C．B對A的靜摩擦力對A做功，而A對B的靜摩擦力對B不做功D．物體A和B組成的系統(tǒng)機械能守恒004體系構建機械振動---特例：簡諧運動---特例：彈簧振子005記憶清單一、彈簧振子★學習聚焦：抱負化物理模型二、簡諧運動特征★學習聚焦：1．表達式運動學表達式x＝Asin(ωt＋φ0)，其中A代表振幅，ω＝2πf代表簡諧運動振動的快慢，ωt＋φ0代表簡諧運動的相位，φ0叫作初相。2.振動圖像(1)從平衡位置開頭計時，振動表達式為x＝Asinωt，圖像如圖甲所示。(2)從最大位移處開頭計時，振動表達式為x＝Acosωt，圖像如圖乙所示。060601強化訓練1．一個質(zhì)點做簡諧運動的圖像如圖所示，下列說法不正確的是()A．在10s內(nèi)質(zhì)點經(jīng)過的路程是20cmB．在5s末，質(zhì)點的速度為零C．t＝1.5s和t＝2.5s兩個時刻質(zhì)點的位移和速度方向都相反D．t＝1.5s和t＝4.5s兩時刻質(zhì)點的位移大小相等，都是eq\r(2)cm2．某彈簧振子沿x軸的簡諧運動圖像如圖所示，下列描述正確的是()A．t＝1s時，振子的速度為零B．t＝2s時，振子的速度為負，但不是最大值C．t＝3s時，振子的速度為負的最大值D．t＝4s時，振子的速度為正，但不是最大值3.（多選）關于簡諧運動的理解，下列說法中正確的是()A.簡諧運動是勻變速運動B.位移減小時，速度增大C.位移的方向總跟速度的方向相同D.物體運動方向指向平衡位置時，速度方向與位移方向相反；背離平衡位置時，速度方向與位移方向相同4.（多選）一個質(zhì)點以O為中心做簡諧運動，位移隨時間變化的圖象如圖，a、b、c、d表示質(zhì)點在不同時刻的相應位置.下列說法正確的是()A.質(zhì)點通過位置c時速