人教版(新教材)高中物理選擇性必修1學案3：2 1 簡諧運動

人教版（新教材）高中物理選擇性必修第一冊PAGEPAGE12.1簡諧運動學習目標1.知道簡諧運動的概念2.理解簡諧運動的位移時間圖像，并能解決相關問題基礎梳理振動現(xiàn)象在自然界中廣泛存在。鐘擺的擺動、水中浮標的上下浮動、擔物體行走時扁擔下物體的顫動、樹梢在微風中的搖擺等都是振動，振動與我們的生活密切相關。一.機械振動(1)定義：物體(或物體的一部分)在某一中心位置附近的往復運動，叫機械振動，簡稱振動.(2)特征：第一，有一個“中心位置”，即平衡位置，也是振動物體靜止時的位置；第二，運動具有往復性.二.彈簧振子1.彈簧振子：彈簧振子是指小球和彈簧所組成的系統(tǒng)，是一種理想化模型.彈簧的質(zhì)量比小球的質(zhì)量小得多，可以認為質(zhì)量集中于振子(小球)；與彈簧振子相連的小球體積足夠小，可以認為小球是一個質(zhì)點；忽略彈簧以及小球與水平桿之間的摩擦力；小球從平衡位置拉開的位移在彈性限度內(nèi).2.彈簧振子的振動圖像想一想：如圖所示，在彈簧振子的小球上安置一記錄用的毛筆P，在下面放一白紙帶，當小球振動時沿垂直于振動方向勻速拉動紙帶，毛筆P就在紙帶上畫出一條振動曲線，此曲線有什么特征？為什么？(1)形狀：正(余)弦曲線，如圖所示.(2)物理意義：表示振動的質(zhì)點在不同時刻偏離平衡位置的位移，是位移隨時間的變化規(guī)律.(3)獲取信息：①任意時刻質(zhì)點的位移的大小和方向.如下圖所示，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，如下圖中a點，下一時刻離平衡位置更遠，故a此刻向上振動.c點，下一時刻離平衡位置更遠，故c此刻向下振動.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，如圖中b，從正位移向著平衡位置運動，則速度為負且增大，位移、加速度正在減小，c從負位移遠離平衡位置運動，則速度為負且減小，位移、加速度正在增大.3.簡諧運動(1)定義：如果質(zhì)點的位移與時間的關系遵從正弦函數(shù)的規(guī)律，即它的振動圖像(x－t圖像)是一條正弦曲線，這樣的振動叫做簡諧運動.(2)特點：①簡諧運動是最基本、最簡單的振動.②簡諧運動的位移隨時間按正弦規(guī)律變化，所以它不是勻變速運動，是變力作用下的變加速運動.典型例題例1彈簧上端固定在O點，下端連接一小球，組成一個振動系統(tǒng)，如圖所示，用手向下拉一小段距離后釋放小球，小球便上下振動起來，下列說法正確的是()A.小球運動的最低點為平衡位置B.彈簧原長時的位置為平衡位置C.球速為零的位置為平衡位置D.小球原來靜止時的位置為平衡位置例2如圖甲所示，彈簧振子以點O為平衡位置，在A、B兩點之間做簡諧運動.取向右為正方向，振子的位移x隨時間t的變化如圖乙所示，下列說法正確的是()A.t＝0.4s時，振子的速度方向向右B.t＝0.8s時，振子在O點和B點之間C.t＝0.6s和t＝1.2s時刻，振子的速度完全相同D.t＝1.5s到t＝1.8s的時間內(nèi)，振子的加速度逐漸減小例3一彈簧振子沿x軸在〖－4,4〗區(qū)間振動，振子的平衡位置在x軸上的O點.圖1中的a、b、c、d為4個不同的振動狀態(tài)：黑點表示振子的位置，黑點上的箭頭表示運動的方向.圖2給出的①②③④4條振動圖線，可用于表示振子的振動圖像.則()A.若規(guī)定狀態(tài)a時t＝0，則圖像為① B.若規(guī)定狀態(tài)b時t＝0，則圖像為②C.若規(guī)定狀態(tài)c時t＝0，則圖像為③ D.若規(guī)定狀態(tài)d時t＝0，則圖像為④課堂練習1．隨著電信業(yè)的發(fā)展，手機是常用的通信工具，當來電話時，它可以用振動來〖提示〗人們。振動原理很簡單：是一個微型電動機帶動轉軸上的葉片轉動。當葉片轉動后，電動機就跟著振動起來。其中葉片的形狀你認為是下圖中的（）2．關于機械振動，下列說法正確的是（）A．往復運動就是機械振動B．機械振動是靠慣性運動的，不需要有力的作用C．機械振動是受回復力作用D．回復力是物體所受的合力3．如圖所示，彈簧振子以O點為平衡位置作簡諧振動，當它從C向O點運動的過程中，位移方向及其大小的變化是（）A．向右，逐漸增大B．向右，逐漸減小C．向左，逐漸增大D．向左，逐漸減小4．如圖所示，彈簧振子以O點為平衡位置，在A、B間做簡諧振動，下列說法正確的是（）A．振子在A、B處的加速度和速度均為零B．振子通過O點后，加速度方向改變C．振子通過O點后，速度方向改變D．振子從O→B或從O→A的運動都是勻減速運動5．（多選）下述說法中正確的是（）A．樹枝在風中搖動是振動B．拍籃球時，籃球的運動是振動C．人走路時手的運動是振動D．轉動的砂輪的邊緣上某點的運動是振動，圓心可以看作是振動中心6．（多選）關于簡諧運動的有關物理量，下列說法中錯誤的是（）A．回復力方向總是指向平衡位置B．向平衡位置運動時，加速度越來越小，速度也越來越小C．加速度和速度方向總是跟位移方向相反D．速度方向有時跟位移方向相同，有時相反7．（多選）做簡諧運動的彈簧振子，下述說法中正確的是（）A．振子通過平衡位置時，速度最大B．振子在最大位移處時，加速度最大C．振子在連續(xù)兩次通過同一位置時，位移相同D．振子連續(xù)兩次通過同一位置時，動能相同，機械能相等

▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁典型例題例1〖解析〗平衡位置是振動系統(tǒng)不振動，振子受力平衡時所處的位置，此時彈簧處于伸長狀態(tài)，故D正確，B錯誤；球在平衡位置兩側做往復運動，運動到最低點和最高點時球速都為零，但這兩點并不是平衡位置，故A、C錯誤.〖答案〗D例2〖解析〗t＝0.4s時，振子的速度向左，A錯誤；t＝0.8s時，振子在OA之間，B錯；t＝0.6s和t＝1.2s時刻振子的速度方向相反，C錯；t＝1.5s到t＝1.8s時間內(nèi)振子從B運動到O，加速度逐漸減小，D正確.〖答案〗D例3〖解析〗a點t＝0時刻位移為3，由①振動圖線可知a向x正方向運動，則選項A正確.b點t＝0時刻位移為2，②振動圖像不在位移2處，選項B錯.c點t＝0時位移為－2，向x負方向運動，而③振動圖線向x正方向運動，選項C錯.d點t＝0時，位移為