魯科版選擇性必修一2.1簡諧運動課件（26張）

2.1簡諧運動課堂引入觀察：觀察：觀察：思考：這些運動的共同點是什么？？問題：再比如：鐘擺來回擺動，水中浮標(biāo)上下浮動，擔(dān)物行走時扁擔(dān)下物體的顫動，樹梢在微風(fēng)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(fù)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(fù)性。機械振動一、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)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(zhì)量與小球的質(zhì)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(biāo)原點O，沿振動方向建立坐標(biāo)軸規(guī)定在O點右邊時位移為正，在左邊時位移為負。1．建立坐標(biāo)系以小球的平衡位置為坐標(biāo)原點，沿著它的振動方向建立坐標(biāo)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(biāo)表示振子振動的時間，縱坐標(biāo)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(shù)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(shù)碼相機或的連拍功能也能得到類似的圖片。輕質(zhì)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(shù)碼相機拍攝鋼球的運動。通常每隔0.04s（這個時間間隔通?？梢栽O(shè)定）數(shù)碼相機就會拍攝一幀照片。拍攝時最好把鋼球的位置放在取景框的最左側(cè)。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(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(guān)系是否遵從正弦函數(shù)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(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，這樣的振動叫作簡諧運動。(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。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(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：從圖像上可直接看出不同時刻振動質(zhì)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(jié)1、機械振動：物體在平衡位置（中心位置）兩側(cè)附近所做往復(fù)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：不計阻力、彈簧的質(zhì)量與小球相比可以忽略。3、簡諧運動：質(zhì)點的位移與時間的關(guān)系遵從正弦函數(shù)的規(guī)律，即它的振動圖象（x—t圖象）是一條正弦曲線。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【答案】：D【解析】：機械振動具有往復(fù)的特性，可以重復(fù)地進行，小球在運動過程中，沒有重復(fù)運動的路徑，因此不是機械振動，當(dāng)然也不是簡諧運動。例2、(單選)關(guān)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【答案】：B【解析】：平衡位置是物體可以靜止的位置，所以應(yīng)與受力有關(guān)，與是否為振動范圍的中心位置無關(guān)，所以選項A不正確；振動位移是以平衡位置為起點，到質(zhì)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．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(jīng)過O點時開始計時，其振動的x－t圖象如圖乙所示．則下列說法中正確的是()A．t2時刻振子在A點B．t2時刻振子在B點C．在t1～t2時間內(nèi)，振子的位移在增大D．在t3～t4時間內(nèi)，振子的位移在減小AC【答案】：AC【解析】：振子在A點和B點時的位移最大，