2.1簡諧運動（教學(xué)課件）高二物理同步備課系列（人教版2019選擇性必修第一冊）

§1簡諧運動高二物理（人教版2019）選擇性必修第一冊第二章機械振動觀察下圖幾個常見的運動，具有什么共同特點？小狗蕩秋千的運動鐘擺的往復(fù)運動镲片的運動新課引入特點:

上述物體總是在某一位置附近做往復(fù)性的運動。1.定義：我們把物體（或物體的一部分）在一個位置附近做的往復(fù)運動稱為機械振動。簡稱振動。機械振動：2.特點：(1)中心位置（平衡位置）(2)往復(fù)運動振動物體靜止時的位置“對稱性”“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，要求兩個物體需為質(zhì)點，為什么？2.應(yīng)用庫侖定律時，要求兩個帶電體需為點電荷，為什么？3.研究自由落體運動或平拋運動時，要求物體只受重力，為什么？

質(zhì)點、點電荷是理想化物理模型；自由落體運動、平拋運動是理想化運動形式，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)課我們來研究一個機械振動運動中的理想化模型。彈簧振子01彈簧振子的位移-時間圖像02學(xué)習(xí)目標簡諧運動032.條件：（1）忽略摩擦力等各種阻力；（2）小球看成質(zhì)點；

（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，有時也把這樣的小球稱做彈簧振子或簡稱振子。彈簧+小球一、彈簧振子新課講授新課講授模型實驗演示思考與討論：一、彈簧振子新課講授

結(jié)合剛才的演示實驗和下圖，如果O點是彈簧原長的位置，小球在此點的受力特點是什么？3.平衡位置：振子原來靜止時的位置，即：小球所受合力為0。一、彈簧振子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？3.平衡位置：一、彈簧振子新課講授不一定在彈簧的原長位置。

如果輕質(zhì)彈簧的下端掛一個小球，上端固定，它們組成了一個振動系統(tǒng)，即為豎直彈簧振子。小球原來靜止時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。思考與討論：一、彈簧振子新課講授1.結(jié)合剛才的演示實驗和下圖，如果我們把彈簧壓縮，讓彈簧振子從最左端的A點釋放，開始運動，它運動有何特點？3.你覺得怎樣可以更加形象直觀的描述彈簧振子的運動呢？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O點的距離如何變化？復(fù)習(xí)回顧：新課講授我們?nèi)绾蚊枋鑫矬w在直線運動中的位置變化呢？如果我們已經(jīng)知道了物體各個時刻的位置信息如下所示：時間t/s05.010.015.020.0位移x/m0100200300400新課講授時間t/s05.010.015.020.0位移x/m0100200300400(1)選取位置參考點，設(shè)原點位置坐標為零.(2)選取正方向，建立平面直角坐標系，用橫軸表示時間t，用縱軸表示位置X.(3)描點法描出數(shù)據(jù).X/m40030020010005101520t/s位移時間圖像(4)用平滑的曲線盡可能的把絕大部分點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間圖像來形象直觀的描述彈簧振子的位置隨時間的變化關(guān)系呢？二、彈簧振子的位移—時間圖像新課講授1.結(jié)合著剛才的復(fù)習(xí)，你是覺得我們在繪制彈簧振子的位移時間圖像時應(yīng)該注意哪些問題呢？（1）選取坐標原點：以小球的平衡位置為坐標原點O。（2）確定正方向：確定小球相對平衡位置坐標的正負。思考與討論：二、彈簧振子的位移—時間圖像新課講授2.怎樣才能得到小球的位移與時間的關(guān)系？思考與討論：方法一：毛筆描跡法二、彈簧振子的位移—時間圖像0xt二、彈簧振子的位移—時間圖像新課講授方法二：頻閃照相法底片勻速運動方向0xt

因為攝像底片做勻速運動，底片運動的距離與時間成正比。因此，可用底片運動的距離代表時間軸，振子的頻閃照片反映了不同時刻振子離開平衡位置的位移，也就是位移隨時間變化的規(guī)律。二、彈簧振子的位移—時間圖像新課講授方法三：用傳感器和計算機描繪圖像三、簡諧運動新課講授思考與討論：

從以上獲得的彈簧振子的x-t圖像可以看出，小球的位移與時間的關(guān)系似乎可以用正弦函數(shù)來表示。那么我們?nèi)绾未_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)規(guī)律呢？三、簡諧運動新課講授方法一：正弦函數(shù)代入法(1)假定所得曲線是正弦曲線，測量它的振幅和周期，寫出對應(yīng)的正弦函數(shù)表達式；(2)在圖中選小球若干個位置，用刻度尺在圖中測量增坐標，將每個位移對應(yīng)的振動時間代入表達式求出函數(shù)值，比較這一函數(shù)值與測量值，看是否相等，若可視為相等，則這條曲線就是正弦曲線。三、簡諧運動新課講授方法二：計算機函數(shù)圖像耦合法三、簡諧運動新課講授1.定義：如果物體的位移與時間的關(guān)系遵從正弦函數(shù)的規(guī)律，即它的振動圖像（x-t圖像）是一條正弦曲線，這樣的振動是一種簡諧運動。簡諧運動是最基本的振動。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。三、簡諧運動新課講授3.獲取信息：①任意時刻質(zhì)點的位移的大小和方向。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，故a此刻向上振動。三、簡諧運動新課講授3.獲取信息：③任意時刻質(zhì)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(zhì)點的位置，判斷是遠離還是靠近平衡位置，若遠離平衡位置，則速度越來越小，加速度、位移越來越大，若靠近平衡位置，則速度越來越大，加速度、位移越來越小，如圖乙中b，從正位移向著平衡