21簡諧運動（課件）高二物理（人教版2019選擇性）

主講老師：陳慶威第二章：機械振動高中物理選擇性必修第一冊新課引入01.

人類生活在運動的世界里，機械運動是最常見的運動，在機械運動中，振動也很常見。琴弦的振動帶給人們優(yōu)美的音樂，地震則可能給人類帶來巨大的災(zāi)難。本章我們將從最簡單的振動開始，學(xué)習(xí)怎樣描述振動，分析振動的特點。新課引入02.

科學(xué)是一種方法,它教導(dǎo)人們:一些事物是如何被了解的,不了解的還有些什么，對于了解的,現(xiàn)在了解到了什么程度……——費恩曼第二章：第1節(jié)簡諧運動高中物理選擇性必修第一冊主講老師：×××目錄CONTENT高中物理選擇性必修第一冊彈簧振子位移—時間圖像簡諧運動鞏固提升新課引入01.高中物理選擇性必修第一冊

秋千、鐘擺的來回擺動，蜜蜂翅膀抖動……在生活中我們會觀察到很多類似這樣的運動。這些運動有沒有共同點呢？鐘擺來回擺動機械振動02.高中物理選擇性必修第一冊1.定義：我們把物體或物體的一部分在一個位置附近的往復(fù)運動稱為機械振動(mechanicalvibration)，簡稱振動。觀察發(fā)現(xiàn):

上述物體總是在某一位置附近做往復(fù)性的運動。2.特征：(1)有一個“中心位置”，也是振動物體靜止時的位置；(2)運動具有往復(fù)性。問題與思考03.高中物理選擇性必修第一冊想一想：如圖，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。彈簧的質(zhì)量與小球相比可以忽略。小球運動時空氣阻力很小，也可以忽略。彈簧未形變時，小球所受合力為0，靜止在位置O。把小球拉向右方，然后放開，它就在平衡位置附近運動起來。小球的振動是機械振動嗎？我們發(fā)現(xiàn)小球與彈簧組成的系統(tǒng)的運動符合機械振動的特征，屬于機械振動。彈簧振子第一部分彈簧振子01.高中物理選擇性必修第一冊1.彈簧振子：我們把小球和彈簧組成的系統(tǒng)稱為彈簧振子(springoscillator)，有時也簡稱為振子。2.理想模型：（2）不計阻力；（3）忽略彈簧的質(zhì)量；（1）小球看成質(zhì)點；（4）彈簧始終在彈性限度內(nèi)。兩種常見的彈簧振子02.高中物理選擇性必修第一冊水平彈簧振子豎直彈簧振子平衡位置03.高中物理選擇性必修第一冊3.平衡位置（equilibriumposition）：（1）位于平衡位置時，小球所受合力為0；（2）經(jīng)過平衡位置時，小球速度最快。振子原來靜止時的位置．彈簧振子的運動有什么特點和規(guī)律呢？彈簧振子的位移—時間圖像第二部分研究方法01.高中物理選擇性必修第一冊

我們以小球的平衡位置為坐標(biāo)原點O，沿著它的振動方向建立坐標(biāo)軸，規(guī)定水平向右為正方向。小球在平衡位置的右邊時它的位置坐標(biāo)x為正，在左邊時位置坐標(biāo)x為負(fù)，這樣描述小球的位置既方便，又突出了小球位置變化的特點。彈簧振子的位移02.高中物理選擇性必修第一冊1.振子在某時刻的位移：從平衡位置指向振子在該時刻位置的有向線段；2.振子在某段時間內(nèi)的位移：由初位置指向末位置的有向線段．指通常說法中的振子的位移高中物理選擇性必修第一冊3.振子在某時刻的位移與在某段時間內(nèi)的位移的區(qū)別：振子在某時刻的位移方向總是背離平衡位置．如圖所示，振子在AA′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xN，而振子在Δt＝t2－t1時間內(nèi)的位移為xMN，方向如右圖所示．字母x具有雙重含義：它既表示小球的位置(坐標(biāo))，又表示振子在某時刻的位移.彈簧振子的位移03.彈簧振子的位移——時間圖像04.高中物理選擇性必修第一冊圖像的建立：用橫坐標(biāo)表示物體運動的時間t，縱坐標(biāo)表示振動物體運動過程中相對平衡位置的位移x，建立坐標(biāo)系，如圖．t/sx橫向縱向怎樣才能得到小球位移與時間的關(guān)系？高中物理選擇性必修第一冊①頻閃照相圖像獲取方式05.底片勻速運動方向高中物理選擇性必修第一冊以小球的平衡位置為坐標(biāo)原點，規(guī)定水平向右為正方向，橫軸為時間t，縱軸為位移x。在坐標(biāo)系中標(biāo)出各時刻小球球心的位移，用曲線將其連接在一起，得到振動圖像，如圖。②描點法繪制圖像圖像獲取方式06.圖像獲取方式05.高中物理選擇性必修第一冊底片勻速運動方向①頻閃照相彈簧振子的位移——時間圖像04.高中物理選擇性必修第一冊問題與思考11.高中物理選擇性必修第一冊彈簧振子有多種表現(xiàn)形式，對于不同的彈簧振子，在平衡位置處，彈簧不一定處于原長(如豎直放置的彈簧振子)，但運動方向上的合外力一定為零，速度也一定最大。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。是不是這樣呢?簡諧運動第三部分思考與討論01.高中物理選擇性必修第一冊

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?判斷正弦曲線的方法02.高中物理選擇性必修第一冊假定圖像為正弦曲線，測量它的振幅與周期，寫出正弦函數(shù)表達(dá)式。方法一：假設(shè)法注意：表達(dá)式計時開始位移為0，隨后位移增加并為正；將每一個位移對應(yīng)的振動時間（測量值）數(shù)值代入表達(dá)式求出函數(shù)值，比較測量值與函數(shù)值是否相等，若可視相等，則為正弦曲線。高中物理選擇性必修第一冊判斷正弦曲線的方法03.如圖，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中，作出這條曲線，看一看小球的位移—時間關(guān)系是否可以用正弦函數(shù)表示。方法二：擬合法

通過仔細(xì)分析會發(fā)現(xiàn)，圖示小球位移與時間的關(guān)系是正弦函數(shù)關(guān)系。簡諧運動04.高中物理選擇性必修第一冊

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。簡諧運動圖像應(yīng)用05.高中物理選擇性必修第一冊1.任意時刻質(zhì)點位移的大小和方向。如圖甲所示，質(zhì)點在t1、t2時刻的位移分別為x1和-x2。2.任意時刻質(zhì)點的振動方向:看下一時刻質(zhì)點的位置,如圖乙中a點,下一時刻離平衡位置更遠(yuǎn),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。3.斜率：該時刻速度的大小和方向．總結(jié)提升第四部分課堂小結(jié)高中物理選擇性必修第一冊簡諧運動機械振動彈簧振子彈簧振子的位移—時間圖像我們把物體或物體的一部分在一個位置附近的往復(fù)運動稱為機械振動，簡稱振動。我們把小球和彈簧組成的系統(tǒng)稱為彈簧振子（spring

oscillator），有時也簡稱為振子。簡諧運動是最簡單、最基本的振動，其振動過程關(guān)于平衡位置對稱，是一種往復(fù)運動。例題1例題精選01.【參考答案】ACD高中物理選擇性必修第一冊（多選）下列運動中屬于機械振動的是（

）A．樹枝在風(fēng)的作用下運動

B．豎直向上拋出的物體的運動C．說話時聲帶的運動

D．爆炸聲引起窗扇的運動例題2例題精選02.【參考答案】C高中物理選擇性必修第一冊關(guān)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．周期越大，說明物體做簡諧運動越快C．位移減小時，加速度減小，速度增大D．位移的方向總跟加速度的方向相反，跟速度的方向相同例題3例題精選03.【參考答案】B高中物理選擇性必修第一冊一水平的彈簧振子，以平衡位置O點為中心，在A、B兩點