【課件】簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)+課件高二上學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第一冊(cè)

2.1簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)選擇性必修第一冊(cè)新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)1.通過實(shí)驗(yàn)觀察，認(rèn)識(shí)機(jī)械振動(dòng)。會(huì)運(yùn)用理想化方法建構(gòu)彈簧振子模型。2.通過觀察、分析和推理，證明彈簧振子的位移-時(shí)間圖像是正弦曲線，會(huì)用圖像描述簡(jiǎn)諧振動(dòng)。3.經(jīng)歷探究簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律的過程，能分析數(shù)據(jù)、發(fā)現(xiàn)特點(diǎn)、形成結(jié)論。學(xué)習(xí)目標(biāo)重點(diǎn)難點(diǎn)鐘擺來(lái)回?cái)[動(dòng)新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)水中浮標(biāo)上下浮動(dòng)小狗蕩秋千新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識(shí)講解1.定義：我們把物體或物體的一部分在一個(gè)位置附近的往復(fù)運(yùn)動(dòng)稱為機(jī)械振動(dòng)(mechanicalvibration)

，簡(jiǎn)稱振動(dòng)。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(yùn)動(dòng)。2.特征：(1)有一個(gè)“中心位置”，也是振動(dòng)物體靜止時(shí)的位置；(2)運(yùn)動(dòng)具有往復(fù)性。一、機(jī)械振動(dòng)這些運(yùn)動(dòng)的共同點(diǎn)是什么？新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識(shí)講解我們發(fā)現(xiàn)小球與彈簧組成的系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)符合機(jī)械振動(dòng)的特征，屬于機(jī)械振動(dòng)。想一想：如圖，把一個(gè)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(dòng)。彈簧的質(zhì)量與小球相比可以忽略。小球運(yùn)動(dòng)時(shí)空氣阻力很小，也可以忽略。彈簧未形變時(shí)，小球所受合力為0，處于平衡位置O（equilibriumposition）。把小球拉向右方，然后放開，它就在平衡位置附近運(yùn)動(dòng)起來(lái)。小球的振動(dòng)是機(jī)械振動(dòng)嗎？一、機(jī)械振動(dòng)新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識(shí)講解二、彈簧振子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(shí)也簡(jiǎn)稱為振子。2.理想模型：（2）不計(jì)阻力；（3）忽略彈簧的質(zhì)量；（1）小球看成質(zhì)點(diǎn)；（4）彈簧始終在彈性限度內(nèi)。新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識(shí)講解二、彈簧振子水平彈簧振子豎直彈簧振子新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識(shí)講解二、彈簧振子3.平衡位置：（1）位于平衡位置時(shí)，小球所受合力為0；（2）經(jīng)過平衡位置時(shí)，小球速度最快。振子原來(lái)靜止時(shí)的位置．新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識(shí)講解拓展思考：彈簧振子的平衡位置一定在彈簧的原長(zhǎng)位置嗎？不一定。如圖所示，用手把鋼球向上托起一段距離，然后釋放，鋼球便上下振動(dòng)，其振動(dòng)的平衡位置不在彈簧的原長(zhǎng)位置，而是在彈力與重力的合力為零的位置。

要想了解彈簧振子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，就要知道它的位置隨時(shí)間變化的關(guān)系。二、彈簧振子新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識(shí)講解三、彈簧振子的位移—時(shí)間圖象(1)振子在某時(shí)刻的位移：從平衡位置指向振子在該時(shí)刻位置的有向線段．若規(guī)定振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)在平衡位置右側(cè)時(shí)位移為正，則它在平衡位置左側(cè)時(shí)位移為負(fù)；1．彈簧振子的位移(2)振子在某段時(shí)間內(nèi)的位移：由初位置指向末位置的有向線段．新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識(shí)講解三、彈簧振子的位移—時(shí)間圖象(3)振子在某時(shí)刻的位移與在某段時(shí)間內(nèi)的位移的區(qū)別：振子在某時(shí)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(dòng)，O為平衡位置，t1時(shí)刻振子在M點(diǎn)的位移為xM，t2時(shí)刻振子在N點(diǎn)的位移為xN，而振子在Δt＝t2－t1時(shí)間內(nèi)的位移為xMN，方向如右圖所示．通常說的振子的位移是指某時(shí)刻的位移，即振子相對(duì)平衡位置的位移.因此在研究振動(dòng)時(shí)，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(shí)刻的位移.新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識(shí)講解三、彈簧振子的位移—時(shí)間圖象2．彈簧振子的位移—時(shí)間圖象(x－t圖象)(1)圖象的建立：用橫坐標(biāo)表示物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t，縱坐標(biāo)表示振動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)過程中相對(duì)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(shí)間的關(guān)系？新課導(dǎo)入知識(shí)講解拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入隨堂練習(xí)知識(shí)講解三、彈簧振子的位移—時(shí)間圖象底片勻速運(yùn)動(dòng)方向(2)圖像的獲取方式：①頻閃照相新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識(shí)講解三、彈簧振子的位移—時(shí)間圖象xt底片勻速運(yùn)動(dòng)方向新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識(shí)講解三、彈簧振子的位移—時(shí)間圖象頻閃照相分析：

因?yàn)閿z像底片做勻速運(yùn)動(dòng)，底片運(yùn)動(dòng)的距離與時(shí)間成正比。因此，可用底片運(yùn)動(dòng)的距離代表時(shí)間軸，振子的頻閃照片反映了不同時(shí)刻振子離開平衡位置的位移，也就是位移隨時(shí)間變化的規(guī)律。特點(diǎn)：時(shí)間間隔相等、底片勻速運(yùn)動(dòng)新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識(shí)講解三、彈簧振子的位移—時(shí)間圖象以小球的平衡位置為坐標(biāo)原點(diǎn)，規(guī)定水平向右為正方向，橫軸為時(shí)間t，縱軸為位移x。在坐標(biāo)系中標(biāo)出各時(shí)刻小球球心的位移，用曲線將其連接在一起，得到振動(dòng)圖像，如圖所示：(2)圖像的獲取方式：②描點(diǎn)法繪制圖像新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識(shí)講解三、彈簧振子的位移—時(shí)間圖象3t06t09t012t0-1010-2020t/sx/mmO用平滑曲線將各點(diǎn)連接錯(cuò)啦新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識(shí)講解三、彈簧振子的位移—時(shí)間圖象描圖記錄法新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識(shí)講解三、彈簧振子的位移—時(shí)間圖象(3)圖象的應(yīng)用①任一時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的位移：某時(shí)刻振子偏離平衡位置的位移可用該時(shí)刻振子所在位置的坐標(biāo)來(lái)表示．如圖所示，在t1時(shí)刻振子的位移為x1；t4時(shí)刻振子的位移為－x4.振子在兩端點(diǎn)的位移最大(如上圖中的t2、t5時(shí)刻)，在平衡位置的位移為零(如上圖中的t3時(shí)刻)，此時(shí)位移即將改變方向．新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識(shí)講解三、彈簧振子的位移—時(shí)間圖象(3)圖象的應(yīng)用②速度：跟運(yùn)動(dòng)學(xué)中的含義相同，在所建立的坐標(biāo)軸(也稱為“一維坐標(biāo)系”)上，速度的正、負(fù)號(hào)表示振子運(yùn)動(dòng)方向與坐標(biāo)軸的正方向相同或相反．如圖所示，在x坐標(biāo)軸上，設(shè)O點(diǎn)為平衡位置，A、B為位移最大處，則在O點(diǎn)速度最大，在A、B兩點(diǎn)速度為零．說明：速度和位移是彼此獨(dú)立的兩個(gè)物理量，如振動(dòng)物體通過同一個(gè)位置，其位移的方向是一定的，而其速度方向卻有兩種可能(兩個(gè)“端點(diǎn)”除外)：指向或背離平衡位置，且振子在兩“端點(diǎn)”速度改變方向.)新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識(shí)講解三、彈簧振子的位移—時(shí)間圖象彈簧振子有多種表現(xiàn)形式，對(duì)于不同的彈簧振子，在平衡位置處，彈簧不一定處于原長(zhǎng)(如豎直放置的彈簧振子)，但運(yùn)動(dòng)方向上的合外力一定為零，速度也一定最大。結(jié)論：彈簧振子沿一直線做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其軌跡為一直線，而它的振動(dòng)圖像卻是正弦曲線。新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識(shí)講解四、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)

2.圖象意義:表示一個(gè)振子不同時(shí)刻所在的位置或者一個(gè)振子位移隨時(shí)間的變化規(guī)律。新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識(shí)講解四、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)(1)任意時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)位移的大小和方向。如圖甲所示，質(zhì)點(diǎn)在t1、t2時(shí)刻的位移分別為x1和-x2。3.圖象應(yīng)用:(2)任意時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向:看下一時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的位置,如圖乙中a點(diǎn),下一時(shí)刻離平衡位置更遠(yuǎn),故a點(diǎn)此刻向上振動(dòng)。圖乙中b點(diǎn),下一時(shí)刻離平衡位置更近,故b此刻向上振動(dòng)。(3)斜率：該時(shí)刻速度的大小和方向．新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識(shí)講解四、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)4.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性如圖所示，物體在A與B間運(yùn)動(dòng)，O點(diǎn)為平衡位置，C和D兩點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱，則有：(1)時(shí)間的對(duì)稱：tOB＝tBO＝tOA＝tAO，tOD＝tDO＝tOC＝tCO，tDB＝tBD＝tAC＝tCA(2)速度的對(duì)稱:①物體連續(xù)兩次經(jīng)過同一點(diǎn)（如D點(diǎn)）的速度大小相等，方向相反;②物體經(jīng)過關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱的兩點(diǎn)（如C與D兩點(diǎn)）的速度大小相等，方向可能相同，也可能相反.新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識(shí)講解四、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)（3）位移和加速度的對(duì)稱①物體經(jīng)過同一點(diǎn)(如C點(diǎn))時(shí)，位移和加速度均相同；②物體經(jīng)過關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱的兩點(diǎn)(如C點(diǎn)與D點(diǎn))時(shí)，位移與加速度均大小相等，方向相反。（4）動(dòng)能、勢(shì)能、機(jī)械能的對(duì)稱①物體連續(xù)兩次經(jīng)過同一點(diǎn)(如D點(diǎn))時(shí)的動(dòng)能、勢(shì)能、機(jī)械能均相等；②物體經(jīng)過關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱的兩點(diǎn)(如C點(diǎn)與D點(diǎn))時(shí)的動(dòng)能、勢(shì)能、機(jī)械能均相等。新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識(shí)講解四、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)間速度v減小增大減小增大速度方向向右（正）向左（負(fù)）向左（負(fù)）向右（正）加速度a增大減小增大減小加速度方向向左（負(fù)）向左（負(fù)）向右（正）向右（正）路程AAAA位移增大減小增大減小位移的正負(fù)正正負(fù)負(fù)5.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的規(guī)律新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識(shí)講解四、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)思考：從獲得的彈簧振子的x-t圖像（如圖）可以看出，小球位移與時(shí)間的關(guān)系似乎可以用正弦函數(shù)來(lái)表示。是不是這樣呢？還需要進(jìn)行深入的研究：新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識(shí)講解四、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)6.判斷小球位移與時(shí)間的關(guān)系是否遵從正弦函數(shù)規(guī)律的方法。假定圖像為正弦曲線，測(cè)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(jì)時(shí)開始位移為0，隨后位移增加并為正；將每一個(gè)點(diǎn)的位移時(shí)間（測(cè)量值）數(shù)值代入表達(dá)式中，比較測(cè)量值與函數(shù)值是否相等，若可視相等，則為正弦曲線。新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識(shí)講解四、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)如圖，測(cè)量小球在各個(gè)位置的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)。把測(cè)量值輸入計(jì)算機(jī)中，作出這條曲線，看一看小球的位移—時(shí)間關(guān)系是否可以用正弦函數(shù)表示？方法二：擬合法總結(jié)：簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是最簡(jiǎn)單、最基本的振動(dòng)，其振動(dòng)過程關(guān)于平衡位置對(duì)稱，是一種往復(fù)運(yùn)動(dòng)。彈簧振子的運(yùn)動(dòng)就是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移—時(shí)間圖像是正弦函數(shù)。新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識(shí)講解【典例1】（2021·湖北石首·高二期中）(多選)下列運(yùn)動(dòng)中屬于機(jī)械振動(dòng)的是（）A．人趴在地上做俯臥撐B．水塘里的蘆葦在微風(fēng)作用后的左右擺動(dòng)C．五星紅旗迎風(fēng)飄揚(yáng)D．釣魚時(shí)浮標(biāo)在水中的上下浮動(dòng)典例分析【正確答案】BD新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識(shí)講解【典例1】（2021·湖北石首·高二期中）(多選)下列運(yùn)動(dòng)中屬于機(jī)械振動(dòng)的是（）A．人趴在地上做俯臥撐B．水塘里的蘆葦在微風(fēng)作用后的左右擺動(dòng)C．五星紅旗迎風(fēng)飄揚(yáng)D．釣魚時(shí)浮標(biāo)在水中的上下浮動(dòng)典例分析【正確答案】BD新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識(shí)講解典例分析【典例2】（2021·浙江省諸暨市第二高級(jí)中學(xué)高二期中）如果質(zhì)點(diǎn)的位移與時(shí)間關(guān)系遵從正弦函數(shù)規(guī)律，這樣的運(yùn)動(dòng)叫做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。根據(jù)圖中各圖象可以判斷出物體可能做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的是（）A．①②

B．③④ C．①③

D．②④新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識(shí)講解典例分析【典例3】（2022·全國(guó)課時(shí)練習(xí)）如圖甲所示，彈簧振子中小球運(yùn)動(dòng)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(dòng)圖像如圖乙所示，下列說法正確的是（）A．圖乙中x0應(yīng)為lB．0~t1時(shí)間內(nèi)小球由M向O運(yùn)動(dòng)C．

時(shí)間內(nèi)小球由M向O運(yùn)動(dòng)D．

內(nèi)與

時(shí)間內(nèi)小球運(yùn)動(dòng)方向相反【正確答案】A新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識(shí)講解典例分析【典例4】（2012·重慶·高考真題）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(jì)時(shí)，在一定時(shí)間內(nèi)試管在豎直方向近似做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，若取豎直向上為正方向，則以下描述試管振動(dòng)的圖像中可能正確的是（）A．

B．C．

D．【正確答案】D新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識(shí)講解典例分析【典例5】（2021·全國(guó)·高二單元測(cè)試）（多選）如圖所示為獲取彈簧振子的位移—時(shí)間圖像的一種方法，改變紙帶運(yùn)動(dòng)的速度，下列說法正確的是（）A．如果紙帶不動(dòng)，作出的振動(dòng)圖像仍然是正弦函數(shù)曲線B．如果紙帶不動(dòng)，作出的振動(dòng)圖像是一段線段C．圖示時(shí)刻，振子正經(jīng)過平衡位置向右運(yùn)動(dòng)D．若紙帶運(yùn)動(dòng)的速度不恒定，則紙帶上描出的仍然是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像【正確答案】BC