河北地区高中物理第十一章机械振动11.1简谐运动1学案无解答新人教选修.docx

11.1 简谐运动目标定位 1.认识弹簧振子这一物理模型，理解振子的平衡位置和位移.2.知道简谐运动的振动图象为正(或余)弦曲线，理解其物理意义.3.了解简谐运动的特征一、弹簧振子问题设计如图1所示的装置，把小球向右拉开一段距离后释放，可以观察到小球左右运动了一段时间，最终停止运动图1(1)小球的运动有哪些特点？为什么小球最终停止运动？(2)猜想：如果球与杆之间的摩擦可以忽略，弹簧的质量与小球相比也可以忽略，其结果如何？要点提炼1弹簧振子模型：如图2所示，如果球与杆之间的摩擦可以 ，且弹簧的质量与小球的质量相比也可以 ，则该装置为弹簧振子图22弹簧振子不一定水平放置，例如：竖直悬挂的弹簧振子、光滑斜面上的弹簧振子，如图3所示图33振动特点：振动是一种往复运动，具有 和 4弹簧振子的平衡位置：振子原来 时的位置二、弹簧振子的位移时间图象问题设计甲、乙两同学合作模拟弹簧振子的xt图象如图4所示，取一张白纸，在正中间画一条直线OO，将白纸平铺在桌面上，甲同学用手使铅笔尖从O点沿垂直于OO方向振动画线，乙同学沿OO方向水平向右匀速拖动白纸图4(1)白纸不动时，甲同学画出的轨迹是怎样的？(2)乙同学匀速向右拖动白纸时，甲同学画出的轨迹又是怎样的？ 要点提炼1图象的建立：用横坐标表示振子运动的时间t，纵坐标表示振子在振动过程中离开平衡位置的 x，建立直角坐标系描绘出位移x随时间t变化的图象，如图5所示图52振子的位移x的意义振子的位移通常以 为参考点，是由平衡位置指向振子所在位置的有向线段(不同于一般运动的位移)在xt图象中，振子位置在t轴上方，表示位移为 (如图4中t1、t4时刻)，位置在t轴下方表示位移为 (如图4中t2时刻)3图象的物理意义：反映了振子位置随时间变化的规律，它 (填“是”或“不是”)振子的运动轨迹三、简谐运动及其图象问题设计简谐运动与匀速运动比较，速度有何不同？如何判断一个物体的运动是不是简谐运动？要点提炼1定义：如果质点的位移与时间的关系遵从正弦(或余弦)函数的规律，即它的振动图象(xt图象)是一条 ，这样的振动叫做简谐运动2特点：简谐运动是最简单、最基本的振动，其振动过程关于平衡位置对称，是一种 性运动弹簧振子的运动就是简谐运动3图象的应用(1)确定位移及变化从简谐运动图象可直接读出不同时刻t的 值，从最大位移处向平衡位置运动过程中位移减小，从平衡位置向最大位移处运动过程中位移 (2)确定各时刻速度的大小和方向速度的方向结合质点的实际运动方向判断速度的大小根据位移情况判断：在平衡位置，质点速度 ；在最大位移处，质点速度为0.在从平衡位置向最大位移处运动的过程中，速度 ；在从最大位移处向平衡位置运动的过程中，速度 一、对弹簧振子运动特点的理解例1 一弹簧振子做简谐运动，下列说法中正确的是( )A若位移为负值，则速度一定为正值B振子通过平衡位置时，速度为零，位移最大C振子每次经过平衡位置时，位移相同，速度也一定相同D振子每次通过同一位置时，其速度不一定相同，但位移一定相同二、弹簧振子的xt图象例2 如图6甲所示，一弹簧振子在A、B间振动，取向右为正方向，振子经过O点时开始计时，其振动的xt图象如图乙所示则下列说法中正确的是( )图6At2时刻振子在A点Bt2时刻振子在B点C在t1t2时间内，振子的位移在增大D在t3t4时间内，振子的位移在减小三、对简谐运动图象的理解例3 如图7所示为某物体做简谐运动的图象，下列说法中正确的是( )图7A由PQ位移在增大 B由PQ速度在增大C由MN位移先减小后增大 D由MN位移始终减小1(弹簧振子的运动特点)在图8中，当振子由A向O运动时，下列说法中正确的是( )图8A振子的位移在减小B振子的运动方向向左C振子的位移方向向左D振子的位移在增大2(简谐运动的xt图象)某弹簧振子的振动图象如图9所示根据图象判断，下列说法正确的是( )图9A第1 s内振子相对于平衡位置的位移与速度方向相反B第2 s末振子相对于平衡位置的位移为20 cmC第2 s末和第3 s末振子相对于平衡位置的位移不相同，但瞬时速度方向相反D第1 s内和第2 s内振子相对于平衡位置的位移方向相同，瞬时速度方向相反3(简谐运动的xt图象)如图10所示是某质点做简谐运动的振动图象，根据图象中的信息，回答下列问题：图10(1)质点在第2 s末的位移为多少？(2)13 s内质点的平均速度大小为多少？方向如何？题组一 对机械振动的理解1下列运动属于机械振动的是( )乒乓球在地面上的自由来回上下运动 弹簧振子在竖直方向的上下运动 秋千在空中的来回运动 竖立于水面上的圆柱形玻璃瓶的上下运动A B C D2关于机械振动的位移和平衡位置，以下说法中正确的是( )A平衡位置就是物体振动范围的中心位置B机械振动的位移总是以平衡位置为起点的位移C机械振动的物体运动的路程越大，发生的位移也越大D机械振动的位移是指振动物体偏离平衡位置最远时的位移3手机是常用的通信工具，当来电话时，它可以用振动来提示人们振动的原理是一个微型电动机带动转轴上的叶片转动当叶片转动后，电动机就跟着振动起来其中叶片的形状你认为是下图中的( )题组二 弹簧振子的运动特点4做简谐运动的弹簧振子在某段时间内速度越来越大，则这段时间内( )A振子的位移越来越大B振子正向平衡位置运动C振子速度与位移同向D振子速度与位移方向相反5如图1所示，弹簧振子在a、b两点间做简谐运动，在振子从最大位移处a向平衡位置O运动过程中( )图1A位移方向向左，速度方向向左B位移方向向左，速度方向向右C位移不断增大，速度不断减小D位移不断减小，速度不断增大题组三 弹簧振子的xt图象6如图2所示为获取弹簧振子的位移时间图象的一种方法，小球的运动轨迹是往复运动的一段线段，而简谐运动的图象是正弦(或余弦)曲线下列说法正确的是( )图2A如果纸带不动，作出的振动图象仍然是正弦(或余弦)函数曲线B如果纸带不动，作出的振动图象是一段线段C图示时刻，振子正经过平衡位置向右运动D若纸带运动的速度不恒定，则纸带上描出的仍然是简谐运动的图象7图3为一弹簧振子的振动图象，规定向右的方向为正方向，图4为弹簧振子的示意图，弹簧振子在F、G之间运动，E是振动的平衡位置，试根据图象分析以下问题：图3 图4(1)如图4所示，振子振动的起始位置是_(填“E”、“F”或“G”)，从初始位置开始，振子向_(填“左”或“右”)运动(2)在图5中，找出图象中的A、B、C、D点各对应振动过程中的哪个位置？A对应_，B对应_，C对应_，D对应_(3)在t2 s时，振子的速度方向与t0时速度方向_(填“相同”或“相反”)(4)振子在前4 s内的位移等于_题组四 对简谐运动图象的理解8如图5所示为某质点做简谐运动的图象，则下列说法正确的是( )图5A质点在0.7 s时，正在远离平衡位置B质点在1.5 s时的位移最大C1.2 s到1.4 s，质点的位移在增大D1.6 s到1.8 s，质点的位移在增大9如图6所示是质点做简谐运动的图象，由此可知( )图6At0时，质点位移、速度均为零Bt1 s