【課件】+簡諧運(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

第1節(jié)

簡諧運(yùn)動(dòng)第二章

機(jī)械振動(dòng)思考1高中階段我們學(xué)過的運(yùn)動(dòng)形式有哪些?(提示：按運(yùn)動(dòng)軌跡分類)直線運(yùn)動(dòng)曲線運(yùn)動(dòng)勻速直線運(yùn)動(dòng)變速直線運(yùn)動(dòng)勻變速直線運(yùn)動(dòng)變加速直線運(yùn)動(dòng)拋體運(yùn)動(dòng)圓周運(yùn)動(dòng)平拋運(yùn)動(dòng)斜拋運(yùn)動(dòng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)變速圓周運(yùn)動(dòng)思考2這些運(yùn)動(dòng)的共同點(diǎn)是什么?

也稱這中心為平衡位置①圍繞著“中心”位置“中心”意味著具有“對稱性”知道一次完整的運(yùn)動(dòng)情況可推之后的運(yùn)動(dòng)情況②“往復(fù)”運(yùn)動(dòng)“往復(fù)”意味著具有“周期性”

1、知道什么是機(jī)械振動(dòng)，什么是彈簧振子；2、知道什么樣的振動(dòng)是簡諧運(yùn)動(dòng)；3、明確簡諧運(yùn)動(dòng)的位移-時(shí)間圖像的物理意義，能根據(jù)圖像判定振子在振動(dòng)過程中的位移、速度、加速度的變化規(guī)律。知識點(diǎn)一、機(jī)械振動(dòng)1、定義：物體在平衡位置附近的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。2、特點(diǎn)：（1）平衡位置——“對稱性”（2）往復(fù)運(yùn)動(dòng)——“周期性”練一練1.(多選)下列幾種運(yùn)動(dòng)屬于機(jī)械振動(dòng)的是(

)A．乒乓球在地面上的上下運(yùn)動(dòng)B．彈簧振子在豎直方向的上下運(yùn)動(dòng)C．秋千在空中來回運(yùn)動(dòng)D．浮于水面上的圓柱形玻璃瓶上下振動(dòng)BCD【解析】選BCD機(jī)械振動(dòng)是物體在平衡位置兩側(cè)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，乒乓球的上下運(yùn)動(dòng)不是在平衡位置兩側(cè)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤，BCD正確．知識點(diǎn)二、彈簧振子1、定義：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)。小球和彈簧組成的系統(tǒng)稱為彈簧振子。2、理性化模型：（1）不計(jì)阻力（2）彈簧的質(zhì)量與小球相比可以忽略。（3）小球從平衡位置被拉開的位移在彈性限度內(nèi)。水平彈簧振子把小球拉向右方，然后放開，它就在平衡位置附近運(yùn)動(dòng)起來。豎直彈簧振子總是在豎直方向的平衡位置附近的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。3、常見的彈簧振子知識點(diǎn)三、彈簧振子的位移-時(shí)間圖像1.建立坐標(biāo)系以小球的平衡位置為坐標(biāo)原點(diǎn)，沿著它的振動(dòng)方向建立坐標(biāo)軸。以水平彈簧振子為例：規(guī)定小球在平衡位置右邊時(shí)它對平衡位置的位移為正，在左邊時(shí)為負(fù)。2.振子的位移通常說的振子的位移是指某時(shí)刻的位移，即振子相對平衡位置的位移。例如：振子在MM′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xM′；t1t2思考討論：怎樣才能得到小球位移與時(shí)間的關(guān)系？要想得到位移與時(shí)間的關(guān)系，關(guān)鍵在于記錄不同時(shí)刻小球的位置，為了便于分析，最好是相等時(shí)間間隔的位置。利用頻閃照相、照相機(jī)連拍，或用攝像機(jī)攝像后逐幀觀察的方式，都可以得到相等時(shí)間間隔的不同時(shí)刻小球的位置。彈簧振子的頻閃照片頻閃儀每隔0.05s閃光一次，閃光的瞬間振子被照亮，從而得到閃光時(shí)小球的位置，相鄰兩個(gè)位置之間的時(shí)間相隔為0.05s。3.x-t圖像選取小球平衡位置為坐標(biāo)原點(diǎn)，橫坐標(biāo)表示振子振動(dòng)的時(shí)間t，縱坐標(biāo)表示振子相對平衡位置的位移x。振動(dòng)圖像4.x--t圖象物理意義反映了振子的位移隨時(shí)間的變化規(guī)律。小球的位置坐標(biāo)反映了小球相對于平衡位置的位移。練一練1.如圖所示,彈簧下端懸掛一鋼球,上端固定組成一個(gè)振動(dòng)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(yùn)動(dòng)過程中的最高處為平衡位置

B.鋼球運(yùn)動(dòng)過程中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(shí)的位置為平衡位置D2.彈簧振子在光滑水平面上做機(jī)械振動(dòng),在振子向平衡位置運(yùn)動(dòng)的過程中(

)A.振子所受的彈力逐漸增大B.振子的位移逐漸增大C.振子的速度逐漸減小D.振子的加速度逐漸減小D技法點(diǎn)撥應(yīng)注意,振子的位移是指質(zhì)點(diǎn)由平衡位置指向物體所在位置的有向線段,向平衡位置運(yùn)動(dòng)時(shí)位移逐漸減小,彈力也逐漸減小,由牛頓第二定律a=F/m即可判斷。知識點(diǎn)四、簡諧運(yùn)動(dòng)思考討論：從獲得的彈簧振子的x-t圖像可以看出，小球位移與時(shí)間的關(guān)系似乎可以用正弦函數(shù)來表示，如何確定彈簧振子中小球的位移與時(shí)間的關(guān)系是否遵從正弦函數(shù)的規(guī)律？（1）驗(yàn)證法:假定是正弦曲線，可用刻度尺測量它的振幅和周期，寫出對應(yīng)的表達(dá)式，然后在曲線中選小球的若干個(gè)位置，用刻度尺在圖中測量它們的縱坐標(biāo)(位移)，將每一個(gè)測量位移所對應(yīng)的橫坐標(biāo)(時(shí)間)代入正弦函數(shù)表達(dá)式求出函數(shù)值，比較函數(shù)值與測量值，如果相等，則這條曲線就是一條正弦曲線。（2）擬合法：測量小球在各個(gè)位置的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，把測量值輸入計(jì)算機(jī)中，作出這條曲線，然后按照計(jì)算機(jī)提示用一個(gè)周期性函數(shù)擬合這條曲線，看一看彈簧振子的x--t的關(guān)系是否可以用什么函數(shù)表示。1.簡諧運(yùn)動(dòng)（1）如果物體的位移與時(shí)間的關(guān)系遵從正弦函數(shù)的規(guī)律，即它的振動(dòng)圖像（x-t圖像）是一條正弦曲線，這樣的振動(dòng)是一種簡諧運(yùn)動(dòng)。（2）簡諧運(yùn)動(dòng)是最基本、最簡單的振動(dòng)。2.對簡諧運(yùn)動(dòng)圖象(x-t圖象)的認(rèn)識（1）形式：正（余）弦曲線．（2）物理意義：表示振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)在不同時(shí)刻偏離平衡位置的位移，是位移隨時(shí)間的變化規(guī)律。（3）獲取信息①任意時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)位移的大小和方向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，如圖中a點(diǎn)，下一時(shí)刻離平衡位置更遠(yuǎn)，故a此刻向上振動(dòng)．③任意時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的速度、加速度、位移的變化情況及大小比較：看下一時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的位置，判斷是遠(yuǎn)離還是靠近平衡位置．若遠(yuǎn)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。（4）簡諧運(yùn)動(dòng)的位移和與一段時(shí)間內(nèi)位移的區(qū)別振動(dòng)位移是從平衡位置指向振子某時(shí)刻所在位置的有向線段，方向?yàn)槠胶馕恢弥赶蛘褡铀谖恢?，大小為平衡位置到該位置的距離。在tl時(shí)刻振子的位移為xl，t2時(shí)刻的位移為x2，t4時(shí)刻為x4一段時(shí)間內(nèi)的位移是指從初位置指向末位置的有向線段，從tl時(shí)刻到t2時(shí)刻的位移為x2-x1，從tl時(shí)刻到t4時(shí)刻的位移為x4-x1。1、關(guān)于水平放置的彈簧振子的運(yùn)動(dòng),下列說法正確的是()A.若位移為負(fù)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(shí),速度為零,加速度最大C.振子每次通過平衡位置時(shí),加速度相同,速度也一定相同D.振子每次通過同一位置時(shí),其速度不一定相同,但加速度一定相同D練一練2、(多選)對于彈簧振子的簡諧運(yùn)動(dòng),下述說法正確的是()A.振子通過平衡位置時(shí),加速度最小B.振子在最大位移處時(shí),速度最大C.振子在連續(xù)兩次通過同一位置時(shí),速度相同D.振子連續(xù)兩次通過同一位置時(shí),動(dòng)能相同AD3、一簡諧運(yùn)動(dòng)的圖像如圖所示,在0.1～0.15s這段時(shí)間內(nèi)()A.加速度增大,速度變小,加速度和速度方向相同B.加速度增大,速度變小,加速度和速度方向相反C.加速度減小,速度變大,加速度和