2.1简谐运动 课件-高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册.pptxVIP

人教版高中物理选择性必修一简谐运动2.1

复习回顾高中阶段所学过的运动形式有哪些?圆周运动变速圆周运动匀速直线运动匀变速直线运动变加速直线运动平抛运动斜抛运动匀速圆周运动直线运动曲线运动变速直线运动抛体运动

新课引入秋千、钟摆的来回摆动，琴弦的振动……在生活中我们会观察到很多类似这样的运动。这些运动的共同点是什么?在某一位置附近做往复性的运动。

1.定义：我们把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(mechanicalvibration)，简称振动。观察发现:上述物体总是在某一位置附近做往复性的运动。2.特征：(1)有一个“中心位置”，也是振动物体静止时的位置；这一中心位置，我们称为平衡位置。(2)运动具有往复性。机械振动振子原来静止时的位置（物体在没有振动时所处的位置）平衡位置的判断

01弹簧振子

弹簧振子??????把一个有孔的小球装在弹簧的一端，弹簧的另一端固定，小球穿在光滑的杆上，能够自由滑动，两者之间的摩擦可以忽略，弹簧的质量与小球相比也可以忽略。把小球拉向右方，然后放开，它就左右运动起来。

弹簧振子??????1.弹簧振子：我们把小球和弹簧组成的系统称为弹簧振子(springoscillator)，有时也简称为振子。2.理想模型：（2）不计阻力；（3）忽略弹簧的质量；（1）小球看成质点；（4）弹簧始终在弹性限度内。弹簧振子的运动是怎样一种运动呢？

02弹簧振子的位移--时间图像

弹簧振子的位移--时间图像我们以小球的平衡位置为坐标原点O，沿着它的振动方向建立坐标轴，规定水平向右为正方向。小球在平衡位置的右边时它的位置坐标x为正，在左边时位置坐标x为负，这样描述小球的位置既方便，又突出了小球位置变化的特点。

弹簧振子的位移：振子的位移都是相对于平衡位置O的位移如图，选取向右为正方向，O点右侧位移均为正O点左侧位移均为负弹簧振子的位移--时间图像

弹簧振子的位移--时间图像纵向建立坐标系：以小球的平衡位置为坐标原点，用横坐标表示振子运动的时间(t)，纵坐标表示振子偏离平衡位置的位移(x)，描绘出的图像就是弹簧振子的位移－时间图像，即x-t图像。

弹簧振子的位移--时间图像我们可以通过频闪相机得到弹簧振子的位移—时间图像频闪仪每隔0.05s闪光一次，闪光的瞬间振子被照亮，从而得到闪光时小球的位置，相邻两个位置之间的时间相隔为0.05s。拍摄时底片从下向上匀速运动，因此在底片上留下了小球和弹簧的一系列的像。底片匀速运动方向

频闪照相底片匀速运动方向弹簧振子的位移--时间图像

描图记录法在弹簧振子的小球上安装一枝绘图笔，让一条纸带在与小球振动方向垂直的方向上匀速运动，笔在纸带上画出的就是小球的振动图象。思考：1、振动图象是指什么图象？横纵坐标分别是什么？2、要达到这个目的，在实验中应该注意什么事项？x-t图象拉动时应保持匀速弹簧振子的位移--时间图像

弹簧振子的位移--时间图像

方法一验证法：假定是正弦曲线，可用刻度尺测量它的振幅和周期，写出对应的表达式，然后在曲线中选小球的若干个位置，用刻度尺在图中测量它们的横坐标和纵坐标，代入所写出的正弦函数表达式中进行检验，看一看这条曲线是否真的是一条正弦曲线。如何确定弹簧振子中小球的位移－时间关系是否遵从正弦函数的规律?

方法二拟合法：在图中，测量小球在各个位置的横坐标和纵坐标，把测量值输入计算机中作出这条曲线，然后按照计算机提示用一个周期性函数拟合这条曲线，看一看弹簧振子的位移—时间的关系可以用什么函数表示。如何确定弹簧振子中小球的位移－时间关系是否遵从正弦函数的规律?

03简谐运动

简谐运动?2.图象意义:表示一个振子不同时刻所在的位置或者一个振子位移随时间的变化规律。

1.任意时刻质点位移的大小和方向。如图甲所示，质点在t1、t2时刻的位移分别为x1和-x2。2.任意时刻质点的振动方向:看下一时刻质点的位置,如图乙中a点,下一时刻离平衡位置更远,故a点此刻向上振动。图乙中b点,下一时刻离平衡位置更近,故b此刻向上振动。3.斜率：该时刻速度的大小和方向．简谐运动

简谐运动思考：1、弹簧振子的一个周期应从哪里开始从哪里结束？2、弹簧振子一个周期的运动可分为几个过程，这几个过程中它的位移、合外力、加速度、速度分别怎样变化？

物理量位移x方向大小方向方向大小大小合外力F加速度a速度v变化过程??A→OO→A’A’→OO→A向右减小向左增大向左减小向右增大向左减小向右增大向右减小向左增大向左增大向左减小向右增大向右减小简谐运动

①位移和合外力、加速度的方向相反，大小变化趋势相同；②速度和合外力、加速度的大小变