人教版高中物理选择性必修第1册 第二章 机械振动 1 简谐运动.pptVIP

1简谐运动第二章

内容索引0102课前篇自主预习课堂篇探究学习

学习目标思维导图1.认识弹簧振子(物理观念)2.通过观察和分析,理解简谐运动的位移—时间图像是一条正弦曲线(科学思维)3.体验对简谐运动运动学特征的探究过程,加深领悟用图像描绘运动的方法(科学探究)

课前篇自主预习

[自主阅读]一、弹簧振子及其位移—时间图像1.机械振动物体或物体的一部分在一个位置附近的往复运动称为机械振动,简称振动。2.平衡位置振动物体所受合力为0的位置。

3.弹簧振子(或振子)把一个有小孔的小球连接在弹簧的一端,弹簧的另一端固定,小球套在光滑的杆上,能够自由滑动。弹簧的质量与小球相比可以忽略。小球运动时空气阻力很小,也可以忽略。小球和弹簧组成的系统称为弹簧振子。4.弹簧振子的位移—时间图像小球相对平衡位置的位移随时间变化的图像。

二、简谐运动1.定义如果物体的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律,即它的振动图像(x-t图像)是一条正弦曲线,这样的振动是一种简谐运动。2.特点简谐运动是最基本的振动。弹簧振子的运动就是简谐运动。

[自我检测]1.正误判断(1)简谐运动就是指弹簧振子的运动。()解析只要运动的x-t图像满足正弦曲线,该运动即为简谐运动。答案×(2)简谐运动是机械振动中最简单、最基本的一种运动。()答案√

(3)只要有弹簧、物体,就可以组成弹簧振子。()解析弹簧振子是一种理想模型,它要求物体与水平杆之间的摩擦忽略不计,弹簧的质量比物体的质量小得多,也可以忽略不计。答案×(4)振动的物体可以做直线运动,也可以做曲线运动。()答案√(5)振动物体的位移都是以平衡位置为初位置的。()答案√

2.(多选)下列说法正确的是()A.机械振动就是简谐运动B.只有振动图像是正弦曲线的机械振动才是简谐运动C.简谐运动是匀速运动D.弹簧振子、质点和点电荷都是理想化模型答案BD

3.(多选)如图所示的弹簧振子,O点为它的平衡位置,当振子从A点运动到C点时,下列说法正确的是()A.位移大小为OCB.位移方向向右C.位移大小为ACD.位移方向向左解析振子离开平衡位置,以O点为起点,C点为终点,位移大小为OC,方向向右,选项A、B正确。答案AB

课堂篇探究学习

问题一对弹簧振子和简谐运动的理解[情境探究]竖直方向上的弹簧振子的振动有什么规律?要点提示竖直方向上的弹簧振子和水平方向上的类似,也总是在某一位置附近做往复性的运动。

[知识归纳]1.对弹簧振子的理解(1)弹簧振子是一个理想化模型,跟前面学习的质点、点电荷等一样,是为研究问题而抓住主要因素、忽略次要因素的一种科学的处理方法。(2)平衡位置①振子静止时的位置,在平衡位置时,物体受到的合力为零。②在平衡位置时,弹簧不一定处于原长。

(3)实际物体看作弹簧振子的四个条件①弹簧的质量比物体的质量小得多,可以认为整体质量集中于物体上;②构成弹簧振子的物体体积足够小,可以认为物体是一个质点;③忽略弹簧以及物体与水平杆之间的摩擦力;④物体从平衡位置被拉开的位移在弹簧弹性限度内。

2.对简谐运动的理解(1)简谐运动的位移①振动位移可用从平衡位置指向振子所在位置的有向线段表示,方向为从平衡位置指向振子所在位置,大小为平衡位置到该位置的距离。②位移的表示方法:以平衡位置为坐标原点,以振动所在的直线为坐标轴,规定正方向,则某时刻振子偏离平衡位置的位移可用该时刻振子所在位置的坐标来表示。

(2)简谐运动的速度①物理含义:速度是描述振子在平衡位置附近振动快慢的物理量。在所建立的坐标轴上,速度的正、负号表示振子运动方向与坐标轴的正方向相同或相反。②特点:振子在平衡位置速度最大,在两最大位移处速度为零。(3)加速度①产生:水平弹簧振子的加速度是由弹簧弹力产生的。②方向特点:与弹簧弹力方向相同,总是指向平衡位置,始终和位移方向相反。③大小变化规律:远离平衡位置运动,振子的加速度增大;向平衡位置运动,振子的加速度减小。平衡位置,振子的加速度为零;最大位移处,振子的加速度最大。要点笔记简谐运动中的位移、速度和加速度是彼此独立的物理量,在同一位置,物体的位移和加速度的方向是一定的,而速度的方向却有两种可能。

[典例剖析]例题1(多选)弹簧上端固定在O点,下端连接一小球,组成一个振动系统,如图所示,用手向下拉一小段距离后释放小球,小球便上下振动起来,关于小球的平衡位置,下列说法正确的是()A.在小球运动的最低点 B.在弹簧处于原长时的位置C.在小球速度最大时的位置 D.在小球原来静止时的位置解析平衡位置是振动系统不振动时,小球(振子)处于平衡状态时所处的位置,可知此时小球所受的重力大小与弹簧的弹力大小相等,即mg=kx,当小球处于平衡位置时,其加速度为零,速度最大,选项