【課件】簡諧運動+課件高二上學期物理人教版（2019）選擇性必修第一冊

高中階段我們學過的運動形式有哪些?(提示：按運動軌跡分類)直線運動曲線運動勻速直線運動變速直線運動勻變速直線運動變加速直線運動拋體運動圓周運動平拋運動斜拋運動勻速圓周運動變速圓周運動知識回顧第二章機械振動1、簡諧振動CONTENTS01機

械

振

動02彈

簧

振

子03振

動

圖

像04目錄典型例題典型例題05簡

諧

運

動我們之前所學習的機械運動有：勻速直線運動、勻變速直線運動、平拋運動等，是相對簡單的運動。但是還有一些相對復雜的運動如鐘擺來回擺動，蕩秋千，蜜蜂飛舞時,翅膀的顫動······你知道這些運動的共同點是什么嗎？鐘擺來回擺動一、機械振動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運動稱為機械振動，簡稱振動。共同點:

上述物體總是在某一位置附近做往復性的運動。一、機械振動2.特點①振動的軌跡：可能是直線，也可能是曲線。鐘擺來回擺動是曲線，平靜的水面上浮標上下浮動是直線。②平衡位置：原來靜止時的位置，此位置振動方向上合力為零。③周期性：振動具有往復性。例：(多選)下列幾種運動屬于機械振動的是(

)A．乒乓球在地面上的上下運動B．地震時左右搖晃的樓房C．秋千在空中來回運動D．浮于水面上的圓柱形玻璃瓶上下振動BCD解析：選BCD機械振動是物體在平衡位置兩側做往復運動，乒乓球的上下運動不是在平衡位置兩側的往復運動，A錯誤，BCD正確．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。一、機械振動想一想：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，處于平衡位置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？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，有時也簡稱為振子。2.理想模型：（2）不計阻力；（3）忽略彈簧的質量；（1）小球看成質點；（4）彈簧始終在彈性限度內(nèi)。二、彈簧振子水平彈簧振子豎直彈簧振子二、彈簧振子3.平衡位置：（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，加速度為0。振子原來靜止時的位置．拓展思考：彈簧振子的平衡位置一定在彈簧的原長位置嗎？不一定。如圖所示，彈簧下連接一個鉛球，其振動的平衡位置不在彈簧的原長位置，而是在彈力與重力的合力為零即鉛球靜止的位置。(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．若規(guī)定振動質點在平衡位置右側時位移為正，則它在平衡位置左側時位移為負；1．彈簧振子的位移三、彈簧振子的位移—時間圖像三、彈簧振子的位移—時間圖象(2)例：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．例.（多選）關于機械振動的位移和平衡位置，以下說法正確的是(

)A.平衡位置就是物體振動范圍的中心位置B．機械振動的位移總是以平衡位置為起點的位移C．機械振動的物體運動的路程越大，發(fā)生的位移也越大D．機械振動的位移是指振動物體偏離平衡位置最遠時的位移E．機械振動的位移總是背離平衡位置BE例.如圖所示的彈簧振子,O點為它的平衡位置,當振子m離開O點,再從A點運動到C點時,振子離開平衡位置的位移是 (

)A.大小為OC,方向向左B.大小為OC,方向向右C.大小為AC,方向向左D.大小為AC,方向向右B底片勻速運動方向彈簧振子的x－t圖象xt底片勻速運動方向3t06t09t012t0-1010-2020t/sx/mmO用平滑曲線將各點連接錯啦結論：彈簧振子沿一直線做往復運動，其軌跡為一直線，而它的振動圖像卻是正弦曲線。

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。四、簡諧運動簡諧運動是最簡單、最基本的振動。

(1)任意時刻質點位移的大小和方向。如圖甲所示，質點在t1、t2時刻的位移分別為x1和-x2。3.圖象應用:(2)任意時刻質點的振動方向:看下一時刻質點的位置,如圖乙中a點,下一時刻離平衡位置更遠,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．時間速度v減小增大減小增大速度方向向右（正）向左（負）向左（負）向右（正）加速度a增大減小增大減小加速度方向向左（負）向左（負）向右（正）向右（正）路程AAAA位移增大減小增大減小位移的正負正正負負4.簡諧運動的規(guī)律通過平衡位置時，V、a、F如何？通過最大位移處時，V、a、F如何？5.簡諧運動的對稱性如圖所示，物體在A與B間運動，O點為平衡位置，C和D兩點關于O點對稱，則有：(1)時間的對稱：tOB＝tBO＝tOA＝tAO，tOD＝tDO＝tOC＝tCO，tDB＝tBD＝tAC＝tCA(2)速度的對稱:①物體連續(xù)兩次經(jīng)過同一點（如D點）的速度大小相等，方向相反;②物體經(jīng)過關于O點對稱的兩點（如C與D兩點）的速度大小相等，方向可能相同，也可能相反.四、簡諧運動（3）位移和加速度的對稱①物體經(jīng)過同一點(如C點)時，位移和加速度均相同；②物體經(jīng)過關于O點對稱的兩點(如C點與D點)時，位移與加速度均大小相等，方向相反。（4）動能、勢能、機械能的對稱①物體連續(xù)兩次經(jīng)過同一點(如D點)時的動能、勢能、機械能均相等；②物體經(jīng)過關于O點對稱的兩點(如C點與D點)時的動能、勢能、機械能均相等。1、一水平彈簧振子做簡諧運動，則下列說法中正確的是(

)A．若位移為負值，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D五、當堂訓練2、(多選)如圖所示，彈簧振子在a、b兩點間做簡諧運動，當振子從最大位移處a向平衡位置O運動過程中(

)A．加速度方向向左，速度方向向右B．位移方向向左，速度方向向右C．加速度不斷增大，速度不斷減小D．位移不斷減小，速度不斷增大BD3、如圖所示，一個做簡諧運動的質點，先后以同樣的速度通過相距10cm的A、B兩點，歷時0.5s，過B點后再經(jīng)過t＝0.5s，質點以大小相等、方向相反的速度再次通過B點，則質點從離開O點到再次回到O點歷時(O點為AB的中點)(

)A．0.5s

B．1.0sC．2.0s D．4.0sB4、質點做簡諧運動，其x-t關系如圖所示．以x軸正向為速度v的正方向，該質點的v-t關系是(

)

B5、(多選)如圖甲所示,質點在a、b兩點之間做簡諧運動,質點做簡諧運動的圖象如圖乙所示。若t=0時,質點正經(jīng)過O點向b運動,則下列說法正確的是(

)A.質點在0.7s時,正在遠離平衡位置運動B.質點在1.5s時的位移最大C.1.2～1.4s,質點的位移在增大D.1.6～1.8s,質點的位移在增大BC解析：選B、C。由于位移是指由平衡位置指向質點所在位置的有向線段,故質點在0.7s時的位移方向向右,且正在向平衡位置運動,所以A項錯誤;質點在1.5s時的位移達到最大,故B項正確;在1.2～1.4s,質點正在遠離平衡位置,所以其位移在增加,故C項正確;1.6～1.8s時間內(nèi),質點正向平衡位置運動,所以其位移正在減小,故D項錯。6、如果質點的位移與時間關系遵從正弦函數(shù)規(guī)律，這樣的運動叫做簡諧運動。根據(jù)圖中各圖象可以判斷出物體可能做簡諧運動的是（）A．①②

B．③④ C．①③

D．②④【正確答案】C7、如圖甲所示，彈簧振子中小球運動的最左端M最右端N與平衡位置O間的距離為l，規(guī)定向右為正方向，其振動圖像如圖乙所示，下列說法正確的是（）A．圖乙中x0應為lB．0~t1時間內(nèi)小球由M向O運動C．

時間內(nèi)小球由M向O運動D．

內(nèi)與

時間內(nèi)小球運動方向相反【正確答案】A10、裝有砂粒的試管豎直靜浮于水面，如圖所示，將試管豎直提起少許，然后由靜止釋放并開始計時，在一定時間內(nèi)試管在豎直方向近似做簡諧運動，若取豎直向上為正方向，則以下描述試管振動的圖像中可能正確的是（）A．

B．C．

D．【正確答案】D11、（多選）如圖所示為獲取彈簧振子的位移—時間圖像的一種方法，改變紙帶運動的速度，下列說法正確的是（）A．如果紙帶不動，作出的振動圖像仍然是正弦函數(shù)曲線B．如果紙帶不動，作出的振動圖像是一段線段C．圖示時刻，振子正經(jīng)過平衡位置向右運動D．若紙帶運動的速度不恒定，則紙帶上描出的仍然是簡諧運動的圖像【正確答案】BC12、（多選）一個質點以O點為平衡位置做簡諧運動,位移隨時間變化的圖像如圖,a、b、c、d表示質點在不同時刻的相應位置,則（）A．質點通過位置c時速度最大,加速度為零B．質點從位置a到位置c和從位置b到位置d所用時間相等C．質點從位置a到位置b和從