21簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)（課件）高二物理（人教版2019選擇性）

主講老師：陳慶威第二章：機(jī)械振動(dòng)高中物理選擇性必修第一冊(cè)新課引入01.

人類生活在運(yùn)動(dòng)的世界里，機(jī)械運(yùn)動(dòng)是最常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)，在機(jī)械運(yùn)動(dòng)中，振動(dòng)也很常見(jiàn)。琴弦的振動(dòng)帶給人們優(yōu)美的音樂(lè)，地震則可能給人類帶來(lái)巨大的災(zāi)難。本章我們將從最簡(jiǎn)單的振動(dòng)開(kāi)始，學(xué)習(xí)怎樣描述振動(dòng)，分析振動(dòng)的特點(diǎn)。新課引入02.

科學(xué)是一種方法,它教導(dǎo)人們:一些事物是如何被了解的,不了解的還有些什么，對(duì)于了解的,現(xiàn)在了解到了什么程度……——費(fèi)恩曼第二章：第1節(jié)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)高中物理選擇性必修第一冊(cè)主講老師：×××目錄CONTENT高中物理選擇性必修第一冊(cè)彈簧振子位移—時(shí)間圖像簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)鞏固提升新課引入01.高中物理選擇性必修第一冊(cè)

秋千、鐘擺的來(lái)回?cái)[動(dòng)，蜜蜂翅膀抖動(dòng)……在生活中我們會(huì)觀察到很多類似這樣的運(yùn)動(dòng)。這些運(yùn)動(dòng)有沒(méi)有共同點(diǎn)呢？鐘擺來(lái)回?cái)[動(dòng)機(jī)械振動(dòng)02.高中物理選擇性必修第一冊(cè)1.定義：我們把物體或物體的一部分在一個(gè)位置附近的往復(fù)運(yùn)動(dòng)稱為機(jī)械振動(dòng)(mechanicalvibration)，簡(jiǎn)稱振動(dòng)。觀察發(fā)現(xiàn):

上述物體總是在某一位置附近做往復(fù)性的運(yùn)動(dòng)。2.特征：(1)有一個(gè)“中心位置”，也是振動(dòng)物體靜止時(shí)的位置；(2)運(yùn)動(dòng)具有往復(fù)性。問(wèn)題與思考03.高中物理選擇性必修第一冊(cè)想一想：如圖，把一個(gè)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(dòng)。彈簧的質(zhì)量與小球相比可以忽略。小球運(yùn)動(dòng)時(shí)空氣阻力很小，也可以忽略。彈簧未形變時(shí)，小球所受合力為0，靜止在位置O。把小球拉向右方，然后放開(kāi)，它就在平衡位置附近運(yùn)動(dòng)起來(lái)。小球的振動(dòng)是機(jī)械振動(dòng)嗎？我們發(fā)現(xiàn)小球與彈簧組成的系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)符合機(jī)械振動(dòng)的特征，屬于機(jī)械振動(dòng)。彈簧振子第一部分彈簧振子01.高中物理選擇性必修第一冊(cè)1.彈簧振子：我們把小球和彈簧組成的系統(tǒng)稱為彈簧振子(springoscillator)，有時(shí)也簡(jiǎn)稱為振子。2.理想模型：（2）不計(jì)阻力；（3）忽略彈簧的質(zhì)量；（1）小球看成質(zhì)點(diǎn)；（4）彈簧始終在彈性限度內(nèi)。兩種常見(jiàn)的彈簧振子02.高中物理選擇性必修第一冊(cè)水平彈簧振子豎直彈簧振子平衡位置03.高中物理選擇性必修第一冊(cè)3.平衡位置（equilibriumposition）：（1）位于平衡位置時(shí)，小球所受合力為0；（2）經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)，小球速度最快。振子原來(lái)靜止時(shí)的位置．彈簧振子的運(yùn)動(dòng)有什么特點(diǎn)和規(guī)律呢？彈簧振子的位移—時(shí)間圖像第二部分研究方法01.高中物理選擇性必修第一冊(cè)

我們以小球的平衡位置為坐標(biāo)原點(diǎn)O，沿著它的振動(dòng)方向建立坐標(biāo)軸，規(guī)定水平向右為正方向。小球在平衡位置的右邊時(shí)它的位置坐標(biāo)x為正，在左邊時(shí)位置坐標(biāo)x為負(fù)，這樣描述小球的位置既方便，又突出了小球位置變化的特點(diǎn)。彈簧振子的位移02.高中物理選擇性必修第一冊(cè)1.振子在某時(shí)刻的位移：從平衡位置指向振子在該時(shí)刻位置的有向線段；2.振子在某段時(shí)間內(nèi)的位移：由初位置指向末位置的有向線段．指通常說(shuō)法中的振子的位移高中物理選擇性必修第一冊(cè)3.振子在某時(shí)刻的位移與在某段時(shí)間內(nèi)的位移的區(qū)別：振子在某時(shí)刻的位移方向總是背離平衡位置．如圖所示，振子在AA′之間振動(dòng)，O為平衡位置，t1時(shí)刻振子在M點(diǎn)的位移為xM，t2時(shí)刻振子在N點(diǎn)的位移為xN，而振子在Δt＝t2－t1時(shí)間內(nèi)的位移為xMN，方向如右圖所示．字母x具有雙重含義：它既表示小球的位置(坐標(biāo))，又表示振子在某時(shí)刻的位移.彈簧振子的位移03.彈簧振子的位移——時(shí)間圖像04.高中物理選擇性必修第一冊(cè)圖像的建立：用橫坐標(biāo)表示物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t，縱坐標(biāo)表示振動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中相對(duì)平衡位置的位移x，建立坐標(biāo)系，如圖．t/sx橫向縱向怎樣才能得到小球位移與時(shí)間的關(guān)系？高中物理選擇性必修第一冊(cè)①頻閃照相圖像獲取方式05.底片勻速運(yùn)動(dòng)方向高中物理選擇性必修第一冊(cè)以小球的平衡位置為坐標(biāo)原點(diǎn)，規(guī)定水平向右為正方向，橫軸為時(shí)間t，縱軸為位移x。在坐標(biāo)系中標(biāo)出各時(shí)刻小球球心的位移，用曲線將其連接在一起，得到振動(dòng)圖像，如圖。②描點(diǎn)法繪制圖像圖像獲取方式06.圖像獲取方式05.高中物理選擇性必修第一冊(cè)底片勻速運(yùn)動(dòng)方向①頻閃照相彈簧振子的位移——時(shí)間圖像04.高中物理選擇性必修第一冊(cè)問(wèn)題與思考11.高中物理選擇性必修第一冊(cè)彈簧振子有多種表現(xiàn)形式，對(duì)于不同的彈簧振子，在平衡位置處，彈簧不一定處于原長(zhǎng)(如豎直放置的彈簧振子)，但運(yùn)動(dòng)方向上的合外力一定為零，速度也一定最大。從獲得的彈簧振子的x-t圖像可以看出，小球位移與時(shí)間的關(guān)系似乎可以用正弦函數(shù)來(lái)表示。是不是這樣呢?簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)第三部分思考與討論01.高中物理選擇性必修第一冊(cè)

如何確定彈簧振子中小球的位移與時(shí)間的關(guān)系是否遵從正弦函數(shù)的規(guī)律?判斷正弦曲線的方法02.高中物理選擇性必修第一冊(cè)假定圖像為正弦曲線，測(cè)量它的振幅與周期，寫(xiě)出正弦函數(shù)表達(dá)式。方法一：假設(shè)法注意：表達(dá)式計(jì)時(shí)開(kāi)始位移為0，隨后位移增加并為正；將每一個(gè)位移對(duì)應(yīng)的振動(dòng)時(shí)間（測(cè)量值）數(shù)值代入表達(dá)式求出函數(shù)值，比較測(cè)量值與函數(shù)值是否相等，若可視相等，則為正弦曲線。高中物理選擇性必修第一冊(cè)判斷正弦曲線的方法03.如圖，測(cè)量小球在各個(gè)位置的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)。把測(cè)量值輸入計(jì)算機(jī)中，作出這條曲線，看一看小球的位移—時(shí)間關(guān)系是否可以用正弦函數(shù)表示。方法二：擬合法

通過(guò)仔細(xì)分析會(huì)發(fā)現(xiàn)，圖示小球位移與時(shí)間的關(guān)系是正弦函數(shù)關(guān)系。簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)04.高中物理選擇性必修第一冊(cè)

2.圖象意義:表示一個(gè)振子不同時(shí)刻所在的位置或者一個(gè)振子位移隨時(shí)間的變化規(guī)律。簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖像應(yīng)用05.高中物理選擇性必修第一冊(cè)1.任意時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)位移的大小和方向。如圖甲所示，質(zhì)點(diǎn)在t1、t2時(shí)刻的位移分別為x1和-x2。2.任意時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向:看下一時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的位置,如圖乙中a點(diǎn),下一時(shí)刻離平衡位置更遠(yuǎn),故a點(diǎn)此刻向上振動(dòng)。圖乙中b點(diǎn),下一時(shí)刻離平衡位置更近,故b此刻向上振動(dòng)。3.斜率：該時(shí)刻速度的大小和方向．總結(jié)提升第四部分課堂小結(jié)高中物理選擇性必修第一冊(cè)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)機(jī)械振動(dòng)彈簧振子彈簧振子的位移—時(shí)間圖像我們把物體或物體的一部分在一個(gè)位置附近的往復(fù)運(yùn)動(dòng)稱為機(jī)械振動(dòng)，簡(jiǎn)稱振動(dòng)。我們把小球和彈簧組成的系統(tǒng)稱為彈簧振子（spring

oscillator），有時(shí)也簡(jiǎn)稱為振子。簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是最簡(jiǎn)單、最基本的振動(dòng)，其振動(dòng)過(guò)程關(guān)于平衡位置對(duì)稱，是一種往復(fù)運(yùn)動(dòng)。例題1例題精選01.【參考答案】ACD高中物理選擇性必修第一冊(cè)（多選）下列運(yùn)動(dòng)中屬于機(jī)械振動(dòng)的是（

）A．樹(shù)枝在風(fēng)的作用下運(yùn)動(dòng)

B．豎直向上拋出的物體的運(yùn)動(dòng)C．說(shuō)話時(shí)聲帶的運(yùn)動(dòng)

D．爆炸聲引起窗扇的運(yùn)動(dòng)例題2例題精選02.【參考答案】C高中物理選擇性必修第一冊(cè)關(guān)于簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的理解，下列說(shuō)法中正確的是（）A．簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是勻變速運(yùn)動(dòng)B．周期越大，說(shuō)明物體做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)越快C．位移減小時(shí)，加速度減小，速度增大D．位移的方向總跟加速度的方向相反，跟速度的方向相同例題3例題精選03.【參考答案】B高中物理選擇性必修第一冊(cè)一水平的彈簧振子，以平衡位置O點(diǎn)為中心，在A、B兩點(diǎn)