浙江专用2018-2019学年高中物理第十一章机械振动第1课时简谐运动课件新人教版选修3 .ppt

第1课时简谐运动,研究选考把握考情,知识点一弹簧振子,基础梳理,1.平衡位置小球原来_时的位置。2.机械振动小球在_附近的_运动，是一种机械振动，简称振动。,静止,平衡位置,往复,3.弹簧振子,如图1所示，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_的杆上，能够自由滑动，两者之间的摩擦可以忽略，弹簧的质量与小球的质量相比也可以_，这样的系统称为弹簧振子。,图1,光滑,忽略,易错警示,(1)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2所示。,图2,(2)振动是一种往复运动，具有周期性和往复性。,(多选)下列运动属于机械振动的是()A.乒乓球在地面上的自由来回上下运动B.弹簧振子在竖直方向的上下运动C.秋千在空中的来回运动D.竖立于水面上的圆柱形玻璃瓶的上下运动答案BCD,即学即练,知识点二弹簧振子的位移时间图象,1.建立坐标系如图3所示，以小球的_为坐标原点，沿着它的_方向建立坐标轴。小球在平衡位置_边时它对平衡位置的位移为正，在_边时为负。,基础梳理,图3,平衡位置,振动,右,左,用频闪照相机拍摄时，底片从下向上_运动，因此在底片上留下了小球和弹簧的一系列的像，对应小球在各个时刻的位置，得到如图3所示的图象。,2.振子位置的确定,匀速,要点精讲,1.振子的位移x的意义振子的位移通常以平衡位置为参考点，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，表示位移为正(如图4中t1、t4时刻的位移)，位置在t轴下方表示位移为负(如图4中t2时刻的位移)。,图4,2.图象的物理意义：反映了振子位置随时间变化的规律，它不是振子的运动轨迹。,【例1】如图5所示是用频闪照相的方法获得的弹簧振子的位移时间图象，下列有关该图象的说法正确的是(),A.该图象的坐标原点是建立在弹簧振子的平衡位置B.从图象可以看出小球在振动过程中是沿横轴方向移动的C.为了显示小球在不同时刻偏离平衡位置的位移让底片沿垂直x轴方向匀速运动D.图象中小球的疏密显示出相同时间内小球位置变化快慢不同,图5,解析该图象的坐标原点是建立在弹簧振子的平衡位置，小球的振动过程是在垂直于横轴方向的，故A对B错；由获得图象的方法知C对；频闪照相是相同时间内留下的小球的像，因此小球的疏密显示了它的位置变化快慢，D对。答案ACD,名师点睛(1)弹簧振子位于关于平衡位置对称的两点时，振子的位移大小相等，方向相反；振子的速度大小相等，方向可能相同，也可能相反。(2)振动图象描述的是振动质点的位移随时间的变化关系，而非质点运动的轨迹。比如弹簧振子的运动，其轨迹为一条线段，而它的振动图象却是正弦曲线。,【例2】如图6甲所示为一弹簧振子的位移时间图象，在乙图中，规定振子向右的方向为正方向，则(),A.图甲中振子振动的起始位置是O点B.从初始位置开始，振子向右运动C.甲图中的O、A、B、C、D分别与乙图中的E、G、E、F、E对应D.在t2s时，振子的速度的方向与t0时速度的方向相同,甲乙图6,解析由甲图可知，起始位置位移为零，而位移是指由平衡位置指向振子所在位置的有向线段的长度，故起始位置应在平衡位置，选项A正确；从初始位置开始，振子的位移为正，故振子向右运动，选项B正确；O、B、D点位移为零，对应平衡位置E，A点为正向最大位移，对应位置为G，C点为负向最大位移，对应位置为F，选项C正确；t0时，切线斜率为正，说明振子向正方向运动，t2s时，切线斜率为负，说明振子向负方向运动，则两时刻速度方向相反，选项D错误。答案ABC,知识点三简谐运动及其图象,1.如果质点的位移与时间的关系遵从_函数的规律，即它的振动图象(xt图象)是一条_曲线，这样的振动叫做简谐运动。2.简谐运动是最简单、最基本的_，弹簧振子的运动就是_。,基础梳理,正弦,正弦,振动,简谐运动,要点精讲,1.简谐运动的位移和一般运动中的位移有很大区别，一般运动中的位移都是由初位置指向末位置。而简谐运动的位移都是由平衡位置指向振动质点所在位置。2.简谐运动中质点原来静止的位置是平衡位置。振动质点振动过程中经过平衡位置时位移是零，而速度最大。离开平衡位置时，位移变大，速度变小。速度为零处是最大位移处。,【例3】如图7所示为某质点做简谐运动的图象，下列说法中正确的是(),A.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,图7,解析由PQ，质点远离平衡位置运动，位移在增大而速度在减小，选项A正确，B错误；由MN，质点先向平衡位置运动，经平衡位置后又远离平衡位置，因而位移先减小后增大，选项C正确，D错误。答案AC,名师点睛图象的应用(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的位移值，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增大。(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，质点速度最大；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，速度减小；在从最大位移处向平衡位置运动的过程中，速度增大。,1.如图8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，振子离开平衡位置的位移是(),A.大小为OC，方向向左B.大小为OC，方向向右C.大小为AC，方向向左D.大小为AC，方向向右解析振子离开平衡位置的位移，以O点为起点，C点为终点，位移大小为OC，方向向右，选项B正确。答案B,图8,2.对于做简谐运动的弹簧振子，下述说法中正确的是(),A.振子通过平衡位置时，速度最大B.振子在最大位移处时，速度最大C.振子在连续两次通过同一位置时，位移相同D.振子连续两次通过同一位置时，速度相同解析振子经过平衡位置时速度最大，A正确；振子在最大位移处时速度最小，B错误；同一位置相对于平衡位置的位移相同，C正确；速度是矢量，振子经过同一位置时速度的大小相同，方向不一定相同，D错误。答案AC,3.一个质点做简谐运动的振动图象如图9所示，质点在哪段时间内的速度方向和位移的方向相同(),A.00.3s和0.30.6sB.0.60.9s和0.91.2sC.00.3s和0.60.9sD.0.30.6s和0.91.2s解析远离平衡位置的过程是速度和位移方向相同的过程，所以C正确。答案C,图9,4.一质点做简谐运动的图象如图10所示，