簡諧運(yùn)動（高中物理教學(xué)課件）完整版5

我們學(xué)過哪些運(yùn)動，如何進(jìn)行分類？第15章機(jī)械振動擦窗工人被困高空01.簡諧運(yùn)動圖片區(qū)1.定義：物體或物體的一部分在一個位置附近的往復(fù)運(yùn)動稱為機(jī)械振動，簡稱振動。2.特點：往復(fù)性，周期性，都具有平衡位置3.平衡位置：原來靜止時的位置，或者振動方向上合力為零的位置。一.機(jī)械振動模型：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(yùn)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。把小球拉向右方，然后放開，它就在平衡位置附近運(yùn)動起來。定義：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。注意：①彈簧振子是理想化模型②彈簧質(zhì)量忽略不計③空氣阻力忽略不計④小球可看成質(zhì)點⑤振動時彈簧的形變量在彈性限度內(nèi)二.彈簧振子注意：某過程的位移還是初位置指向末位置的有向線段。位移：指偏離平衡位置的位移，用x表示。簡諧運(yùn)動中的位移以平衡位置O點為起始位置，小球振動時所在的位置為末位置（即相對平衡位置的位移）。若規(guī)定水平向右為正方向。小球在平衡位置的右邊時它的位移x為正，在左邊時位移x為負(fù)。要想得到位移與時間的關(guān)系，關(guān)鍵在于記錄不同時刻小球的位置，為了便于分析，最好是相等時間間隔的位置。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，都可以得到相等時間間隔的不同時刻小球的位置。三.彈簧振子的位移－時間圖象彈簧振子頻閃照片三.彈簧振子的位移－時間圖象三.彈簧振子的位移－時間圖象記錄法描圖三.彈簧振子的位移－時間圖象彈簧振子圖像心電圖儀圖象地震記錄儀圖象音叉合成圖象三.彈簧振子的位移－時間圖象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？還需要進(jìn)行深入的研究。三.彈簧振子的位移－時間圖象驗證法：假定圖中的曲線是正弦曲線，測量它的振幅和周期，寫出對應(yīng)的正弦函數(shù)的表達(dá)式。然后，在圖象的曲線中選小球的若干個位置，用刻度尺在圖中測量它們的縱坐標(biāo)（位移），將每一個位移對應(yīng)的振動時間代入表達(dá)式求出函數(shù)值，比較這一函數(shù)值與測量值，看一看二者是否相等。若可視為相等，則這條曲線就是一條正弦曲線。擬合法：在圖中，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(jī)中，讓計算機(jī)擬合出這條曲線的函數(shù)方程，看一看小球的位移—時間關(guān)系表達(dá)式是否是正弦函數(shù)。結(jié)論：位移與時間關(guān)系是正弦函數(shù)。三.彈簧振子的位移－時間圖象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(yùn)動。注意：簡諧運(yùn)動是最簡單最基本的振動。四.簡諧運(yùn)動2.從圖象上得到的信息①得到周期與振幅，寫出函數(shù)表達(dá)式②任一時刻的位移，位移變化情況，最大位移③一段時間內(nèi)的路程④速度方向、大小變化情況（斜率）⑤周期注意：圖象半不代表軌跡，隨時間推移圖像會延續(xù)，但已有形狀不變四.簡諧運(yùn)動例1.簡諧運(yùn)動屬于哪一種運(yùn)動（）A.勻加速運(yùn)動 B.勻減速運(yùn)動C.勻速運(yùn)動 D.非勻變速運(yùn)動例2.某彈簧振子的振動圖象如圖所示，根據(jù)圖象判斷。下列說法正確的是（）A.第1s內(nèi)振子相對于平衡位置的位移與速度方向相反B.第2s末振子相對于平衡位置的位移為-20cmC.第2s末和第3s末振子相對于平衡位置的位移均相同，但瞬時速度方向相反D.第1s末和第3s末振子的位移大小相等方向相反，瞬時速度均為零。DD典型例題例3.（多選）做簡諧運(yùn)動的彈簧振子，在某段時間內(nèi)速度越來越大，則在這段時間內(nèi)（）A、振子的位移越來越大B、振子正向平衡位置運(yùn)動C、振子的速度與位移同向D、振子的速度與位移反向例4.（多選）某一彈簧振子的振動圖象如圖所示，則由圖象判斷下列說法正確的是（）A、振子偏離平衡位置的最大距離為10cmB、1s到2s的時間內(nèi)振子向平衡位置運(yùn)動C、2s時和3s時振子的位移相等，運(yùn)動方向也相同D、振子在2s內(nèi)完成一次往復(fù)性運(yùn)動BDAB典型例題例5.如圖是某質(zhì)點做簡諧運(yùn)動的振動圖像。根據(jù)圖像中的信息，回答下列問題。（1）質(zhì)點離開平衡位置的最大距離有多大？（2）在1.5s和2.5s這兩個時刻，質(zhì)點的位置在哪里？質(zhì)點向哪個方向運(yùn)動？（3）質(zhì)點相對于平衡位置的位移方向在哪些時間內(nèi)跟它