高中人教物理選擇性必修一2.1 簡諧運動（課件）新教材同步備課 - 副本

1、人教版2019版選擇性必修第一冊第二章 機械振動2.1簡諧運動課堂引入觀察：課堂引入觀察：課堂引入觀察：課堂引入思考：這些運動的共同點是什么？課堂引入問題：再比如：鐘擺來回擺動，水中浮標上下浮動，擔物行走時扁擔下物體的顫動，樹梢在微風中的搖擺在生活中我們會觀察到很多類似這樣的運動。這些運動的共同點又是什么？(1)定義：物體(或物體的一部分)總是在某一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。機械振動課堂引入一、彈簧振子彈簧振子：(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。

2、(2)振子模型：常見的有水平彈簧振子和豎直彈簧振子。如圖所示，圖中球與桿之間的摩擦力及空氣阻力可以忽略，且彈簧的質量與小球的質量相比可以忽略。一、彈簧振子彈簧振子的振動位移隨時間的變化規(guī)律：A、振動物體的位移x都是相對于平衡位置的位移 研究彈簧振子的運動：如圖所示，是振子在A、B位置的位移xA和xB B、以平衡位置為坐標原點O，沿振動方向建立坐標軸規(guī)定在O點右邊時位移為正，在左邊時位移為負。一、彈簧振子1建立坐標系以小球的平衡位置為坐標原點，沿著它的振動方向建立坐標軸。規(guī)定小球在平衡位置右邊時它對平衡位置的位移為正，在左邊時為負(以水平彈簧振子為例)。2位移時間圖像橫坐標表示振子振動的時間，縱

3、坐標表示振子相對平衡位置的位移。3物理意義反映了振子的位移隨時間的變化規(guī)律。二、彈簧振子的位移時間圖像彈簧振子的位移時間圖像二、彈簧振子的位移時間圖像做一做：二、彈簧振子的位移時間圖像用數碼相機和計算機繪制彈簧振子的x-t圖像圖1的照片是通過頻閃照相得到的。使用數碼相機或手機的連拍功能也能得到類似的圖片。輕質彈簧的下端懸掛一個鋼球，上端固定，它們組成了一個振動系統(tǒng)，稱為豎直彈簧振子。用手把鋼球向上托起一段距離，然后釋放，鋼球便上下振動。鋼球原來靜止時的位置就是振子的平衡位置（圖2）。用數碼相機拍攝鋼球的運動。通常每隔0.04 s（這個時間間隔通常可以設定）數碼相機就會拍攝一幀照片。拍攝時最好把

4、鋼球的位置放在取景框的最左側。在計算機中建立一個幻燈片的演示文稿，把這些照片插入文稿中的同一張空白幻燈片中，照片會按拍攝時間的先后一幀一幀自動向右平鋪開來。把這些照片的上端對齊，便能得到與圖1相似的畫面。這樣就可以在同一個畫面上看到鋼球在各個不同時刻的位置。 二、彈簧振子的位移時間圖像圖 1 彈簧振子的頻閃照片圖 2鋼球釋放后上下振動三、簡諧運動從獲得的彈簧振子的 x-t 圖像（圖 3）可以看出，小球位移與時間的關系似乎可以用正弦函數來表示。是不是這樣呢？還需要進行深入的研究。如何確定彈簧振子中小球的位移與時間的關系是否遵從正弦函數的規(guī)律？振動圖像思考與討論(1)定義：如果物體的位移與時間的關

5、系遵從正弦函數的規(guī)律，即它的振動圖像(xt圖像)是一條正弦曲線，這樣的振動叫作簡諧運動。(2)特點：簡諧運動是最基本、最簡單的振動。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。簡諧運動三、簡諧運動(1)形狀：正(余)弦曲線，如圖所示。(2)物理意義：表示振動的質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：從圖像上可直接看出不同時刻振動質點的位移大小和方向。簡諧運動的圖像三、簡諧運動課堂總結1、機械振動：物體在平衡位置（中心位置）兩側附近所做往復運動。通常簡稱為振動。 平衡位置：振子原來靜止時的位置2、彈簧振子理性化模型：不計阻

6、力、彈簧的質量與小球相比可以忽略。3、簡諧運動：質點的位移與時間的關系遵從正弦函數的規(guī)律，即它的振動圖象（xt圖象）是一條正弦曲線 。隨堂練習例1、(單選)如圖所示，一彈性小球被水平拋出，在兩個互相豎直平行的平面間運動，小球落在地面之前的運動()A是機械振動，但不是簡諧運動B是簡諧運動，但不是機械振動C是簡諧運動，同時也是機械振動D不是簡諧運動，也不是機械振動D隨堂練習【答案】：D【解析】：機械振動具有往復的特性，可以重復地進行，小球在運動過程中，沒有重復運動的路徑，因此不是機械振動，當然也不是簡諧運動。隨堂練習例2、(單選)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

7、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B隨堂練習【答案】：B【解析】：平衡位置是物體可以靜止的位置，所以應與受力有關，與是否為振動范圍的中心位置無關，所以選項A不正確；振動位移是以平衡位置為起點，到質點所在位置的有向線段，振動位移隨時間而變化，振子偏離平衡位置最遠時，振動位移最大，所以選項C、D不正確，只有選項B正確隨堂練習例3、(多選)(多選)如圖甲所示，一彈簧振子在A、B間振動，取向右為正方向，振子經過O點時開始計時，其振動的xt圖象如圖乙所示則下列說法中正確的是( )

8、At2時刻振子在A點Bt2時刻振子在B點C在t1t2時間內，振子的位移在增大D在t3t4時間內，振子的位移在減小AC隨堂練習【答案】：AC【解析】：振子在A點和B點時的位移最大，由于取向右為正方向，所以振子運動到A點有正向最大位移，在B點有負向最大位移，則t2時刻，振子在A點，t4時刻，振子在B點，故選項A正確，B錯誤；振子的位移是以平衡位置為起點，所以在t1t2和t3t4時間內振子的位移都在增大，故選項C正確，D錯誤隨堂練習例4、(多選)如圖，是用頻閃照相的方法獲得的彈簧振子的位移時間圖象，下列有關該圖象的說法正確的是( )A該圖象的坐標原點建立在振子的平衡位置B從圖象可以看出振子在振動過程中是沿t軸方向移動的C為了顯示振子在不同時刻偏離平衡位置的位移，讓底片沿垂直x軸方向勻速運動D圖象中振子的疏密顯示出相同時間內振子位置變化的快