物理：11.1《简谐运动》PPT课件(新人教版-选修3-4)

1、2021/3/10讲解：XX1 第十一章第十一章 机机 械械 振振 动动 第一节第一节 简谐运动简谐运动 2021/3/10讲解：XX2 复习回顾复习回顾 高中阶段我们学过的高中阶段我们学过的运动形式运动形式有哪些有哪些? ? 提示：按运动轨迹分类提示：按运动轨迹分类 直线运动直线运动 曲线运动曲线运动 匀速直线运动匀速直线运动 变速直线运动变速直线运动 匀变速直线运动匀变速直线运动 变加速直线运动变加速直线运动 抛体运动抛体运动 圆周运动圆周运动 平抛运动平抛运动 斜抛运动斜抛运动 匀速圆周运动匀速圆周运动 变速圆周运动变速圆周运动 2021/3/10讲解：XX3 匀变速直线运动匀变速直线运

2、动 1、定义法：、定义法：沿着一条沿着一条直线直线运动，运动， 且且加速度不变加速度不变的运动。的运动。 2、图象法：、图象法：x-t图象、图象、v-t图象图象 3、公式法：、公式法：速度公式、位移公式速度公式、位移公式 2021/3/10讲解：XX4 2021/3/10讲解：XX5 2021/3/10讲解：XX6 Main Idea 2021/3/10讲解：XX7 运动的共同特点 2021/3/10讲解：XX8 一、机械振动一、机械振动 2.2.特点特点: : (1)(1)中心位置中心位置 振动停止时物体所在的位置振动停止时物体所在的位置. . -“-“对称性对称性” (2)(2)往复运动往

3、复运动-“-“周期性周期性” 物体在物体在中心位置中心位置附近的附近的往复运动往复运动 1. 1.定义定义: : 2021/3/10讲解：XX9 例题例题1：下列运动中属于机械振动的有 （ ） A、树枝在风的作用下的运动 B、竖直向上抛出的物体的运动 C、说话时声带的振动 D、爆炸声引起的窗扇的运动 你能再举出一些例子吗？你能再举出一些例子吗？ ACD 2021/3/10讲解：XX10 条件条件(理想化理想化) ： 小球看成质点小球看成质点 忽略弹簧质量忽略弹簧质量 忽略摩擦力忽略摩擦力 思考：思考： 振子的运动是怎样一种运动呢？振子的运动是怎样一种运动呢？ 二、弹簧振子二、弹簧振子 定义定义

4、: :小球和弹簧所组成的系统小球和弹簧所组成的系统. . 理想化模型理想化模型 弹簧弹簧+ +小球小球 2021/3/10讲解：XX11 2021/3/10讲解：XX12 三、弹簧振子的三、弹簧振子的 位移位移- -时间时间图象图象 1 1、振子的、振子的位移位移x x: :都是相对于平衡都是相对于平衡 位置的位移。位置的位移。 2021/3/10讲解：XX13 坐标原点坐标原点0 0平衡位置平衡位置 横坐标横坐标t t振动时间振动时间 纵坐标纵坐标x x振子偏离平衡位置的位移振子偏离平衡位置的位移 规定在规定在0点右边时位移为正，左边时位移为负点右边时位移为正，左边时位移为负. 2 2、画法

5、、画法: : 2021/3/10讲解：XX14 2021/3/10讲解：XX15 我们所得到的小球运动我们所得到的小球运动 的的x xt t图象很像正弦曲线，图象很像正弦曲线， 是不是这样呢？你用什么方是不是这样呢？你用什么方 法来检验？法来检验？ 思考思考 3 3、验证、验证: : 2021/3/10讲解：XX16 方法一方法一 验证法验证法: 假定是正弦曲线，可用刻度尺测量它的振幅和假定是正弦曲线，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若干个位置，用刻度尺在图中测量它们

6、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，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。看一看这条曲线是否真的是一条正弦曲线。 方法二方法二 拟合法拟合法: : 在图中，测量小球在各个位置的横坐标和纵坐标，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 弹簧振子的位移弹簧振子的位移时间的关系可以用什么函数表示。时间的关系可以用什么函数表示。 2021/3/10讲解

7、：XX17 结论：结论： 弹簧振子的振动图像弹簧振子的振动图像 是一条正弦曲线是一条正弦曲线. 2021/3/10讲解：XX18 四、简谐运动四、简谐运动 1 1、定义：、定义： 质点的位移随时间按质点的位移随时间按正正 弦规律弦规律变化的振动变化的振动. . 如：弹簧振子的运动等。如：弹簧振子的运动等。 2021/3/10讲解：XX19 2 2、振动图象、振动图象( (x x-t -t图象图象) ) 横坐标横坐标时间；时间； 纵坐标纵坐标偏离平衡位置的位移偏离平衡位置的位移 振动图象是一条振动图象是一条正弦曲线正弦曲线. . 2021/3/10讲解：XX20 2021/3/10讲解：XX21

8、 2021/3/10讲解：XX22 2021/3/10讲解：XX23 3. 3. 位移、速度特点位移、速度特点 位移：位移：方向始终背离平衡位置，每经过平衡位 方向始终背离平衡位置，每经过平衡位 置位移方向发生改变；远离平衡位置时置位移方向发生改变；远离平衡位置时 位移增大，靠近平衡位置时位移减小。位移增大，靠近平衡位置时位移减小。 速度：速度：每经过最大距离处速度方向发生改变，远每经过最大距离处速度方向发生改变，远 离平衡位置（位移增大）时速度方向和位离平衡位置（位移增大）时速度方向和位 移方向相同，靠近平衡位置（位移减小）移方向相同，靠近平衡位置（位移减小） 时速度方向和位移方向相反。时速

9、度方向和位移方向相反。 2021/3/10讲解：XX24 简谐运动是最简单、最基本的振动。简谐运动是最简单、最基本的振动。 2021/3/10讲解：XX25 思考思考 1、简谐运动的图象就是物体的、简谐运动的图象就是物体的 运动轨迹吗？运动轨迹吗？ 2、由简谐运动的图象判断简谐、由简谐运动的图象判断简谐 运动属于下列哪一种运动？运动属于下列哪一种运动？ A、匀变速运动、匀变速运动 B、匀速直线运动、匀速直线运动 C、变加速运动、变加速运动 D、匀加速直线运动、匀加速直线运动 2021/3/10讲解：XX26 类似应用类似应用 绘制地震曲线的装置绘制地震曲线的装置 2021/3/10讲解：XX2

10、7 例题例题2：某一弹簧振子的振动图象如图所示，某一弹簧振子的振动图象如图所示， 则由图象判断下列说法正确的是（则由图象判断下列说法正确的是（ ） A、振子偏离平衡位置的最大距离为、振子偏离平衡位置的最大距离为10cm B、1s到到2s的时间内振子向平衡位置运动的时间内振子向平衡位置运动 C、2s时和时和3s时振子的位移相等，运动方向也时振子的位移相等，运动方向也 相同相同 D、振子在、振子在2s内完成一次往复性运动内完成一次往复性运动 10 5 0 -5 -10 t/s x/cm 1 2 3 4 5 6 AB 2021/3/10讲解：XX28 某弹簧振子的振动图象如图所示，根据图象判断。下列

11、某弹簧振子的振动图象如图所示，根据图象判断。下列 说法正确的是（说法正确的是（ ） A、第、第1s内振子相对于平衡位置的位移与速度方向相反内振子相对于平衡位置的位移与速度方向相反 B、第、第2s末振子相对于平衡位置的位移为末振子相对于平衡位置的位移为-20cm C、第、第2s末和第末和第3s末振子相对于平衡位置的位移均相同，末振子相对于平衡位置的位移均相同， 但瞬时速度方向相反但瞬时速度方向相反 D、第、第1s内和第内和第2s内振子相对于平衡位置的位移方向相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。同，瞬时速度方向相反。 20 -20 t/s x/cm 0 1 2 3 4 5 6

12、 D 练习练习 2021/3/10讲解：XX29 一、机械振动：一、机械振动： 1.定义定义:物体在平衡位置附近所做的往复运动物体在平衡位置附近所做的往复运动. 2.特特 点点: 对称性对称性; 周期性周期性. 二、弹簧振子模型：二、弹簧振子模型： 1.小球看成质点小球看成质点; 2.忽略弹簧质量忽略弹簧质量; 3.忽略摩擦力忽略摩擦力. 四、简谐运动：四、简谐运动： 1、定义、定义:质点的位移随时间按正弦规律变化的振动质点的位移随时间按正弦规律变化的振动. 2、图象图象: :是一条正弦曲线是一条正弦曲线. . 三、三、振动图像振动图像(x-t图象图象) 横坐标横坐标t时间时间;纵坐标纵坐标x

13、偏离平衡位置的位移偏离平衡位置的位移. 2021/3/10讲解：XX30 2021/3/10讲解：XX31 教学目标教学目标 1知识与技能：知识与技能： （1）了解什么是机械振动； （2）掌握简谐运动回复力的特征； （3）掌握从图形图象分析简谐振动位移随时间变化的规 律 （4）通过观察演示实验及课件，总结概括出弹簧振子运 动的特征，培养学生的观察、概括能力；通过相关物理量 变化规律的学习，培养分析、推理能力. 2过程与方法：过程与方法： 渗透物理学方法的教育，运用理想化方法，突出主要因素， 忽略次要因素，抽象出物理模型弹簧振子，研究弹簧 振子在理想条件下的振动。 探究式教学法 2021/3/1

14、0讲解：XX32 3情感态度与价值观：情感态度与价值观： 通过对简谐运动的分析，使学生知道各物理量之 间的普遍联系. 二教学重点二教学重点 难点难点 1重点：重点： （1）什么是简谐运动. （2）简谐运动过程中的位移、回复力、加速度和 速度的变化规律. （3）简谐运动中回复力的特点. 2难点：难点： 物体做简谐运动过程中的位移、回复力、加速度、 速度的变化规律. 三教具与多媒体：三教具与多媒体： 钢板尺、铁架台、单摆、竖直弹簧振子、皮筋球、 气垫弹簧振子、微型气源 2021/3/10讲解：XX33 2021/3/10讲解：XX34 如图是弹簧振子的如图是弹簧振子的频闪频闪 照片照片，频闪仪每隔，频闪仪每隔_s 闪光一次，闪光的瞬间闪光一次，闪光的瞬