简谐运动+高二上学期物理人教版选择性必修第一册

简谐运动目录01课堂导入认识机械振动02弹簧振子模型03探究弹簧振子位移时间关系04分析x-t图像总结简谐运动认识机械振动01课堂导入课堂导入请同学们继续尝试拨动琴弦，观察发声时的琴弦，总结琴弦的运动有什么共同点？认识机械振动1.定义：我们把物体或物体的一部分在一个位置附近的往复运动称为机械振动

，简称振动。2.特征：(1)有一个“中心位置”，也是振动物体静止时的位置；(2)运动具有往复性。弹簧振子模型02演示实验请同学们观察：彩虹塑料弹簧和球组成的“弹簧振子系统”

分析其运动特点？弹簧振子1.定义:小球和弹簧所组成的系统称作弹簧振子，有时也把这样的小球称做弹簧振子或简称振子。2.条件：（1）忽略摩擦力等各种阻力；（2）小球看成质点；（3）忽略弹簧质量;（4）弹簧始终在弹性限度内。理想化模型O点为平衡位置物体原来静止时的位置弹簧振子拓展思考：弹簧振子的平衡位置一定在弹簧的原长位置吗？振子的平衡位置不一定在弹簧原长位置，但振子在平衡位置所受的合力为零。探究弹簧振子

位移时间关系03弹簧振子位移与时间的关系要确定振子的振动，我们需要寻找弹簧振子位移与时间的关系。问题1：如何确定小球的位置和位移？问题2：振子具有往复性，如何解决振子运动到同一位置对应许多不同的时刻？振子在某时刻的位移：从平衡位置指向振子在该时刻位置的有向线段；若规定振动质点在平衡位置右侧时位移为正，则它在平衡位置左侧时位移为负。振子在某段时间内的位移：由初位置指向末位置的有向线段。弹簧振子位移与时间的关系问题1：如何确定小球的位置和位移？弹簧振子位移与时间的关系问题2：振子具有往复性，如何解决振子运动到同一位置对应许多不同的时刻？针对于不同时间，将振子的往复运动进行“空间展开”，建立振子位移关于时间的二维坐标系（即x-t图）。弹簧振子位移与时间的关系建立弹簧振子的x-t图像方案1.利用千问AI技术识别实验视频，提取振子运动轨迹与时间的关系数据，再利用WPS表格绘图工具绘制生成运动图像千问AIWPS表格建立弹簧振子的x-t图像方案2：利用激光位移传感器，获取x-t图像

利用激光定位传感器，读取位移关于时间的信息，利用蓝牙将激光位移传感器连接到电脑，输出振子运动的x-t图像。建立弹簧振子的x-t图像方案3：分组实验，学生利用弹簧振子振动图像描绘器绘制x-t图像

①利用弹簧振子振动图像描绘器中打点计时器绘制振子运动的点阵图；②学生分组实验，利用平滑的曲线连点成线，并且补充图像的横纵坐标，手动绘制完整的x-t图像。打点计时器v纸带=0.17m/s水平弹簧振子气垫导轨分析x-t图像

总结简谐运动04分析x-t图像方案1：计算验证法①取实验图像中3个特殊点，测量位移时间坐标数据；②假设该图像为正弦函数，并将三点坐标代入正弦函数通式x=Asin（ωt+φ），求出图像函数表达式；③选取图像中其他点，测量其横纵坐标，将横坐标t代入刚刚求得的函数表达式，计算其函数值并与测量得到纵坐标值对比，若数值相差不大，说明在误差允许范围内：该图像为正弦函数。分析x-t图像方案2：AI分析法①截取屏幕上生成的x-t图像或对学生手工绘制的x-t图像扫描转化成电子图片；②把图片发送给AI分析软件中，利用AI软件分析作出这条曲线是否可以看作正弦图像。简谐运动定义：如果物体的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图