2.1简谐运动 课件 -2022-2023学年高二上学期物理人教版2019选择性必修第一册

第二章机械振动2.1简谐运动按运动轨迹分类，高中阶段我们学过的运动形式有哪些?直线运动曲线运动匀速直线运动变速直线运动匀变速直线运动变加速直线运动抛体运动圆周运动平抛运动斜抛运动匀速圆周运动变速圆周运动知识回顾生活中还有哪些常见运动形式？生活中的机械振动这些运动的共同点是什么？在“中心”位置附近作“往复”运动中心意味着具有“对称性”往复意味着具有“周期性”

知道一次完整的运动情况可推之后的运动情况新课导入这种运动我们称机械振动一、机械振动

物体在平衡位置两侧做的往复运动．2.特点:(1)平衡位置：物体振动停止时所在位置，不一定是运动范围的中心------可能有“对称性”和“周期性”(2)往复运动：连续经过同一位置的运动方向相反，即往和返的方向。1.机械振动定义:【例题】(多选)下列说法正确的是(

)A．乒乓球在地面上的上下运动是机械振动B．平衡位置就是物体振动范围的中心位置C．秋千在空中来回运动是机械振动D．浮于水面上的圆柱形玻璃瓶上下振动是机械振动CD如图所示，如果球与杆或斜面之间的摩擦可以忽略，且弹簧的质量与小球相比也可以忽略，则该装置为弹簧振子。二、弹簧振子

1.弹簧振子定义:

小球和轻质弹簧所组成的系统，也称振子。

2.条件：①小球看成质点②弹簧质量很小可忽略③摩擦力很小可忽略④弹簧在弹性限度内（弹簧振子是一个理想模型）3.运动性质：非匀变速直线运动（由于小球运动时的加速度是变化的）4.机械振动的位移：由平衡位置指向末位置的有向线段（1）机械运动的位移：

初位置指向末位置的有向线段。和“某段时间”或“某段过程”相对应。（2）机械振动的位移：是相对平衡位置而言，常说成“某时刻”或“某位置”的位移，它既表示振动物体的位置，又表示振动物体在某时刻的位移.A位置的位移大小为xA方向为0→A注意：本章内容和机械波章节没作特别说明时，位移均是相对平衡位置而言。大小是平衡位置到末位置的距离，方向是平衡位置指向末位置方向B位置的位移大小为xB方向为0→B每次经过平衡位置，位移方向发生改变，即平衡位置也是位移方向改变的临界位置。【例题】如图所示的弹簧振子,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B注意：一般机械运动的位移应该是：大小为AC,方向向左弹簧振子的运动轨迹如何？三.弹簧振子的位移-时间图像应该如何建立坐标系？该如何作出上图中更直观的x-t图像？如果以横坐标为位移作出的位移时间图像形状如何？1、x-t图像绘制方法（1）轨迹展开法（匀速直线运动)①将振子放在在光滑玻璃板上，然后在小球下方粘一蘸墨汁的毛笔尖②以振子静止位置为原点O，水平向右方向建立x轴，竖直向下建立时间y轴③使振子获得一定初速度从平衡位置开始振动，同时竖直向上匀速抽动玻璃板，笔尖在玻璃板上留下一条向下的曲线。④将x-y图像旋转900，即得到弹簧振子的x-t图像。y(t)为什么y轴能够表示时间轴t?弹簧振子在沿y轴方向相对玻璃板作匀速直线运动，y∝tO玻璃板抽动方向（2）描点法②频闪照片法采集各时刻位置信息记录在表格中。②以振子静止位置为原点O，水平向右方向建立X轴，竖直向下建立时间t轴时间t0t02t03t04t05t06t0位移x/mm-20.0-17.8-10.1-0.110.317.720.0时间t6t07t08t09t010t011t12t0位移x/mm20.017.7-10.30.1-10.1-17.8-20.0③描点，用平滑曲线连接各点。结论：弹簧振子的振动图像是一条正余弦式曲线.1、简谐运动定义：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（x—t图象）是一条正弦曲线，这样的振动叫做简谐运动。

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。四、简谐运动及其图象简谐运动是最简单、最基本的振动。

(1)任意时刻质点位移大小和方向。如图甲3、图象应用:(2)任意时刻质点速度方向和大小．(3)任意时刻质点的加速度大小和方向：水平弹簧振子形变量x’和位移x大小方向相同，弹力方向（合力或加速度方向）和形变量x即位移方向相反，a=-kx/m①斜率k的正负表示速度V的正负②斜率k的大小表示速度V的大小a方向与位移x方向总相反，v方向与位移x方向可能相同可能相反a大小随位移x增大而增大，v大小随位移x增大而减小（机械能守恒，EP增大，EK减小）（4）x、a、v的变化：看下一时刻质点的位置，判断是远离还是靠近平衡位置①靠近平衡位置→x(a)都减小,v增大，如b位置；②远离平衡位置→x(a)都增大，v减小，如a位置；位移最小时,加速度最小，速度最大位移最大时,加速度最大，速度最小【例题】一水平弹簧振子做简谐运动，则下列说法中正确的是(

)A．若位移为负值，则速度一定为正值，加速度也一定为正值B．振子通过平衡位置时，速度为零，加速度最大C．振子每次通过平衡位置时，加速度相同，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，但加速度一定相同D【变式训练】(