高中物理选修3-4第一章第一节 简谐运动

1、精选课件精选课件有关高考物理（满分：物理（满分：110110分）分）化学（满分：化学（满分：100100分）分）生物（满分：生物（满分：9090分）分）必修1必修2选修3-1选修3-2选修3-3选修3-4选修3-5必考必考1515分分1515分分1515分分精选课件 目 录精选课件精选课件精选课件思考思考这些运动的共同特点是什么？这些运动的共同特点是什么？两个图中的物体两个图中的物体（小球）都在（小球）都在某某个中心位置个中心位置的的两两边边 往复运动往复运动这样的运动在实际生活中特别常见，同学们想一想，举例子。这样的运动在实际生活中特别常见，同学们想一想，举例子。精选课件 物体在物体在平衡位

2、置平衡位置（中心位置）两侧附近所做（中心位置）两侧附近所做往复往复运动运动，叫做叫做机械振动，机械振动，通常简称为通常简称为 振动振动。平衡位置平衡位置振子原来静止时的位置振子原来静止时的位置（一般情况下指物体在没有振动时所处的位置）（一般情况下指物体在没有振动时所处的位置）一、机械振动一、机械振动简谐运动简谐运动： 最最简简单的单的谐谐振振运动运动。振动振动也就是说简单的机械振动运动。也就是说简单的机械振动运动。 注意振动物体可能做直线运动，也可能做曲线运动，所以其运动的振动物体可能做直线运动，也可能做曲线运动，所以其运动的轨迹可能是直线，也可能是曲线。轨迹可能是直线，也可能是曲线。精选课件

3、精选课件 判断下列物体的运动是否是机械振动：判断下列物体的运动是否是机械振动：K1K2课 堂 练 习精选课件1.下列运动中属于机械振动的是 （ ）A、树梢在微风中的摇摆 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 E、水中浮漂物的上下浮动G、钟摆的摆动课 堂 练 习精选课件（1 1）不计与地面的摩擦力（阻力）。）不计与地面的摩擦力（阻力）。（2 2）弹簧的质量与小球相比可以忽略（才会产生回复力）弹簧的质量与小球相比可以忽略（才会产生回复力）1 1、概念：、概念： 小球和弹簧所组成的系统小球和弹簧所组成的系统称作弹簧振子，有时也把这样称作弹簧振子，有时也把这样的

4、的小球小球称做弹簧振子或简称称做弹簧振子或简称振子振子。2 2、弹簧振子、弹簧振子: :理想化模型理想化模型二，弹簧振子二，弹簧振子简谐运动的两个重要的模型简谐运动的两个重要的模型：弹簧振子，单摆。：弹簧振子，单摆。思考思考这些概念在什么样的条件下成立？这些概念在什么样的条件下成立？精选课件1 1、振子的位移、振子的位移x:x:都是都是相对于平衡位置相对于平衡位置的位移。的位移。三、弹簧振子的位移三、弹簧振子的位移- -时间图象时间图象精选课件1 1、频闪照片法、频闪照片法精选课件第一个第一个1/2周期：周期： 时间时间t(s)0t02t03t04t05t06t0位移位移x(m）-20.0 -

5、17.8-10.10.110.317.720.0第二个第二个1/2周期：周期：时间时间t(s)6t07t08t09t010t011t012t0位移位移x(m)20.017.710.30.1-10.1-17.8-20.0精选课件横坐标：振动时间横坐标：振动时间t t纵坐标：振子相对于平衡位置的位移纵坐标：振子相对于平衡位置的位移需要的设备：频闪仪需要的设备：频闪仪精选课件2 2、用数码相机和计算机绘制出小球的运动图像、用数码相机和计算机绘制出小球的运动图像精选课件两个同学一组，一同学匀速拉动一两个同学一组，一同学匀速拉动一张白纸，另一同学沿与纸运动方向张白纸，另一同学沿与纸运动方向相垂直方向用笔

6、往复画线段，观察相垂直方向用笔往复画线段，观察得到的图象。得到的图象。精选课件上图中画出的小球运动的上图中画出的小球运动的xtxt图象图象很像正弦曲线，是不是这样呢？很像正弦曲线，是不是这样呢？ 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。 方法方法 验证法验证法: :讨论：讨论：精选课件1 1、定义：如果质点的、定义：如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图象（即它的振动图象

7、（xtxt图象）是一条正弦曲线，这样的振动叫图象）是一条正弦曲线，这样的振动叫做做简谐运动简谐运动。 如：弹簧振子的运动。如：弹簧振子的运动。四、四、 简简 谐谐 运运 动动 及及 其其 图图 象象2 2 、简谐运动是一种周期性的变加速运动，一切运动量简谐运动是一种周期性的变加速运动，一切运动量（速度、位移、加速度、回复力，动量等）都随时间作（速度、位移、加速度、回复力，动量等）都随时间作正弦（或余弦）式周期性的变化，变化周期为振动周期正弦（或余弦）式周期性的变化，变化周期为振动周期T T。精选课件课 堂 练 习1. 简谐运动属于下列哪一种运动 （ ）A. 匀速运动 B. 匀变速运动 C. 非

8、匀变速运动 D. 机械振动 2. 下列说法中正确的是 （ ） A. 弹簧振子的运动是简谐运动 B. 简谐运动就是指弹簧振子的运动 C. 简谐运动是匀变速运动 D. 简谐运动是机械运动中最简单、最基本的一种ADCD精选课件绘制地震曲线的装置绘制地震曲线的装置应 用精选课件课 堂 练 习t/sO3-3816x/m 1、质点离开平衡位置的最大位移？ 2、1s末、4s末、10s末质点位置在哪里？3、1s末、6s末质点朝哪个方向运动？4、质点在6s末、14s末的位移是多少？5、质点在4s、16s内通过的路程分别是多少？精选课件课 堂 练 习2 2、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

9、、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（的是（ ）A 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10cm10cmB B、1s1s到到2s2s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 C、2s2s时和时和3s3s时振子的位移相等，运动方向也相同时振子的位移相等，运动方向也相同DD、振子在、振子在2s2s内完成一次往复性运动内完成一次往复性运动1050-5-10t/sx/cm1 2 3 4 5 6A BA B精选课件课 堂 练 习3 3、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（、某弹簧振子的振动图象如图所示，根据图象判

10、断。下列说法正确的是（ ） A A、第、第1s1s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 B、第、第2s2s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-20cm C C、第、第2s2s末和第末和第3s3s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 DD、第、第1s1s内和第内和第2s2s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。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。20-20t/sx/cm0 1 2 3 4 5 6 7D精选课件 1、机

11、械振动：物体在平衡位置（中心位置）两侧附近所做往复运动。通常简称为振动。 平衡位置：振子原来静止时的位置2、条件：有回复力；阻力足够小。 3、弹簧振子理性化模型：不计阻力、弹簧的质量与小球相比可以忽略。 4、简谐运动：质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图象（xt图象）是一条正弦曲线 。课堂小结精选课件难 点 ， 重 点 分 析 ：难 点 ， 重 点 分 析 ：难 点 ： 1.掌握什么是简谐运动？他的特点？条件？ 2.掌握简谐运动的位移-时间图象是正弦图像难 点 ：简谐运动的位移-时间图象精选课件课课 后后 练练 习习精选课件课课 外外 知知 识识 2、弹簧振子的位移时间关系（

12、1）弹簧振子的位移：位移是从平衡位置指向振动质点某时刻所在位置的有向线段。振动中的位移不是在直线运动中或曲线运动中所述的由初位置指向末位置的有向线段，振动中的位移不管振动质点的起始位置，一律从平衡位置开始指向振动质点所在位置。位移是矢量，规定小球在平衡位置的右边时，它对平衡位置的位移为正，在左边时为负。精选课件课课 外外 知知 识识（2）弹簧振子的xt图象：图象的建立：用横坐标表示振动物体运动的时间t，纵坐标表示振动物体运动过程中对于平衡位置的位移x，建立坐标系，如图所示。图象意义：反映了振动物体相对平衡位置的位移x随时间t变化的规律。振动位移：通常以平衡位置为位移起点。所以振动位移的方向总是

13、背离平衡位置的。如图所示，在xt图象中，某时刻质点位置在t轴上方，表示位移为正（如图中t1、t2时刻），某时刻质点位置在t轴下方，表示位移为负（如图t3、t4时刻）。精选课件课课 外外 知知 识识3. 简谐运动 如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图象（xt图象）是一条正弦曲线，这样的振动叫做简谐运动。 （1）简谐运动是最基本、最简单的振动。 （2）简谐运动的位移随时间按正弦规律变化，所以它不是匀变速运动，应为变力作用下的变加速运动。 （3）振动物体的位移，我们约定以平衡位置作为位移的起点。所以质点振动过程中任一时刻的位移都背离平衡位置。精选课件二、原理理想变压器.说明结论结论2 功率。结论结论3理想。 说明：此公式只适用于精选课件讨论：讨论：如何实现？当当n n2 2 nn1 1 时，有时，有U U2 2UU1 1当当n n2 2 nn1 1时，有时，有U U2 2 UU1 1根据：