2.1簡諧運動課件-高二上學期物理人教版選擇性

第二章機械振動2.1簡諧運動授課人：張永偉1、觀察圖片，這些運動有什么共同的特點？①圍繞著“某一位置”②“往復”運動

也稱這一位置為平衡位置“往復”意味著具有“周期性”

平衡位置：振動方向合力為零一、機械振動1、定義：物體或物體的一部分在某一位置附近的往復運動。2、特點：某一位置——“對稱性”往復運動——“周期性”判斷下列物體的運動是否是機械振動？

小球在豎直面內的擺動小球在兩光滑斜面上的滾動小球在兩彈簧作用下的左右運動小球在桌面上的反彈運動（v）能量（E）受力（F）（2）研究角度研究運動的方法是通用的:2、如何研究機械振動呢？（1）確定研究對象既簡單又能體現機械振動運動規(guī)律誰在運動？小車為什么會停下來？哪些能量在參與轉化？

物體的運動：小車、彈簧振動方向的受力：彈簧彈力、阻力相互轉化的能量：彈性勢能、內能、小車動能、彈簧動能“彈簧小車”還是較為復雜能否簡化這一研究對象？小車可以看成質點嗎？小車怎樣才能持續(xù)運動？考慮彈簧的質量會給研究帶來什么困難？運動簡化能量簡化受力簡化彈簧小車質點運動忽略阻力忽略彈簧質量小車平動氣墊導軌輕質彈簧二、彈簧振子1、定義：小球和彈簧所組成的系統(tǒng)稱作彈簧振子。水平彈簧振子豎直彈簧振子2、理性化模型：（1）不計阻力（2）輕彈簧質量不計。（3）小球看成質點。小球的質量遠大于輕彈簧質量3、如何描繪出彈簧振子的位置隨時間變化的關系圖像？

以平衡位置為坐標原點O，沿振動方向建立坐標軸。規(guī)定水平向右為正向，則有：小球在O點右邊時位置坐標為正，在左邊時位置坐標為負。（1）建立坐標系小球的位移：小球的位置坐標表示小球位移。位置—時間圖像就是小球的位移—時間圖像。在坐標軸上記錄不同時刻小球的位置，描點繪圖（2）小球某時刻的位置=不同時間偏離平衡位置的位移

用頻閃照相、照相機連拍，或用攝像機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。（3）利相等時間間隔。時間t0t02t03t04t05t06t0位移x/mm-20.0-17.8-10.1-0.110.317.720.0時間t6t07t08t09t010t011t12t0位移x/mm20.017.7-10.30.1-10.1-17.8-20.0頻閃時間間隔0.05sxt0猜想：振動圖象是一條正弦曲線。4、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系似乎可以用正弦函數來表示，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？（1）驗證法:假定是正弦曲線，可用刻度尺測量它的振幅和周期，寫出對應的表達式，然后在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(位移)，將每一個測量位移所對應的橫坐標(時間)代入正弦函數表達式求出函數值，比較函數值與測量值，如果相等，則這條曲線就是一條正弦曲線。（2）擬合法：測量小球在各個位置的橫坐標和縱坐標，把測量值輸入計算機中，作出這條曲線，然后按照計算機提示用一個周期性函數擬合這條曲線，看一看彈簧振子的x--t的關系是否可以用什么函數表示。結論：彈簧振子的振動圖像是一條正弦曲線。三、簡諧運動（1）定義：如果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（x-t圖象）是一條正弦曲線，這樣的振動叫做簡諧運動。（2）特點：最簡單、最基本的機械振動。（3）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。（4）①任意時刻質點位移的大小和方向②任意時刻質點的振動方向：看下一時刻質點的位置，如圖中a點，下一時刻離平衡位置更遠，故a此刻向上振動．③任意時刻質點的速度、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。(1)任意時刻質點位移大小和方向。如圖甲（4）圖像獲取信息(2)任意時刻質點速度方向和大?。傩甭蔾的正負表示速度V的正負②斜率k的絕對值表示速度V的大小靠近平衡位置→x都減小,v增大，如b位置；遠離平衡位置→x都增大，v減小，如a位置；1、彈簧振子在t＝0到t＝4s內的振動圖像如圖所示，下列判斷正確的是(

)A．在t＝2s時刻振子的振動方向為正方向B．在t＝0到t＝1s時間內振子的位移增大、速度減小C．在t＝1s到t＝2s時間內振子的位移和速度都增大D．從t＝1s到t＝3s時間內振子的位移為零B2、如圖是質點做簡諧運動的振動圖象。根據圖象信息，回答下列問題：（1）質點離開平衡位置的最大距離有多大？（2）在