高二物理人教选修34课件11.1简谐运动1

1、,第十一章 机械振动,11.1 简谐运动,1.认识弹簧振子，理解振子的平衡位置和位移. 2.理解简谐运动的位移时间图象的物理意义，知道简谐运动的图象是一条正弦或余弦曲线. 3.经历对简谐运动运动学特征的探究过程，掌握用图象描述运动的方法.,学习目标定位,一、弹簧振子,问题设计,如图1所示的装置，把小球向右拉开一段距离后释放，可以观察到小球左右运动了一段时间，最终停止运动. 图1,一、弹簧振子,(1)小球的运动有哪些特点？为什么小球最终停止运动？,答案小球在平衡位置附近往复运动.小球因为受到摩擦阻力的作用最终停止运动.,(2)猜想：如果小球受到的阻力忽略不计，弹簧的质量比小球的质量小得多，也忽略

2、不计，其结果如何？,答案小球将持续地做往复运动.,要点提炼,1.弹簧振子是一种 模型，表现在构造上是一根没有质量的弹簧一端固定，另一端连接一个 ；表现在运动上是 (填“有”或“没有”)阻力.,一、弹簧振子,理想化,质点,没有,2.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 3.弹簧振子的平衡位置：振子原来 时的位置.,一、弹簧振子,静止,二、弹簧振子的位移时间图象,问题设计,甲、乙两同学合作模拟弹簧振子的xt图象 如图3所示，取一张白纸，在正中间 画一条直线OO，将白纸平铺在桌 面上，甲同学用手使铅笔尖从O点沿 垂直于OO方向振动画线，乙同学沿O

3、O方向水平向右匀速拖动白纸.,图3,(1)白纸不动时，甲同学画出的轨迹是怎样的？,二、弹簧振子的位移时间图象,答案是一条垂直于OO的直线.,(2)乙同学匀速向右拖动白纸时，甲同学画出的轨迹又是怎样的？,答案轨迹如图，类似于正弦曲线.,要点提炼,二、弹簧振子的位移时间图象,1.用 表示振子运动的时间t， 纵坐标表示振子在振动过程中离开 平衡位置的位移x，建立坐标系.描 出位移x随时间t变化的图象，如图4 所示.,图4,横坐标,二、弹簧振子的位移时间图象,2.振子的位移x的意义 振子的位移通常以 为参考点，是由平衡位置指向振子所在位置的有向线段(与一般运动的位移有很大区别).在xt图象中，某时刻振

4、子位置在t轴上方，表示位移为正(如图4中t1、t4时刻)，位置在t轴下方表示位移为 (如图4中t2时刻).,平衡位置,负,3.图象的物理意义：反映了振子位置随时间变化的规律，它 (填“是”或“不是”)振子的运动轨迹.,不是,二、弹簧振子的位移时间图象,三、简谐运动及其图象,简谐运动与我们熟悉的匀速运动比较，速度有何不同？如何判断一个物体的运动是不是简谐运动？,问题设计,答案简谐运动的速度大小、方向都不断变化，只要物体的位移随时间按正弦函数规律变化，则这个物体的运动就是简谐运动.,三、简谐运动及其图象,要点提炼,1.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

5、，这样的振动叫做简谐运动，它是最简单、最基本的振动.弹簧振子的运动就是 .,正弦曲线,简谐运动,三、简谐运动及其图象,2.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 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.,位移,三、简谐运动及其图象,(2)确定各时刻速度的大小和方向 方法一：切线斜率法. 切线斜率的绝对值表示速度大小，切线斜率的正负表示速度方向. 方法二：根据实际情况判断. 速度的方向结合质点的实际运动方向判断.,三、简谐运动及其图象,速度的大小根据位移情况判断：在平衡位置，质点速度 ；在最大位移处，质点速度为 .在

6、从平衡位置向最大位移处运动的过程中，速度 ；在从最大位移处向平衡位置运动的过程中，速度 .,最大,0,减小,增大,例1一弹簧振子做简谐运动，下列说法中正确的是() A.若位移为负值，则速度一定为正值 B.振子通过平衡位置时，速度为零，位移最大 C.振子每次经过平衡位置时，位移相同，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，但位移 一定相同,一、对弹簧振子运动特点的理解,典例精析,典例精析,解析在振子由平衡位置向负方向运动过程中，振子的位移、速度为负值，故A错. 当振子通过平衡位置时，位移为零，速度最大，故B错. 当振子每次通过平衡位置时，速度大小相同，方向不一定相同，但位移

7、相同，故C错. 当振子每次通过同一位置时，位移相同，速度大小一样，但方向可能相同，也可能不同，D正确. 答案D,一、对弹簧振子运动特点的理解,二、弹簧振子的xt图象,典例精析,例2如图5甲所示，一弹簧振子在A、B间振动，取向右为正方向，振子经过O点时开始计时，其振动的xt图象如图乙所示.则下列说法中正确的是(),图5,典例精析,二、弹簧振子的xt图象,A.t2时刻振子在A点 B.t2时刻振子在B点 C.在t1t2时间内，振子的位移在增大 D.在t3t4时间内，振子的位移在减小,解析振子在A点和B点时的位移最大，由于取向右为正方向，所以振子运动到A点有正向最大位移，在B点有负向最大位移，则t2时

8、刻，振子在A点，t4时刻，振子在B点，故选项A正确，B错误；,典例精析,振子的位移是以平衡位置为参考点的，所以在t1t2和t3t4时间内振子的位移都在增大，故选项C正确，D错误. 答案AC,二、弹簧振子的xt图象,典例精析,三、对简谐运动图象的理解,例3一质点做 简谐运动，其xt图象如图 6所示，在0.2 s到0.3 s这段时间内质点的运 动情况是() A.沿负方向运动，且速度不断增大 B.沿负方向运动，且位移不断增大 C.沿正方向运动，且速度不断增大 D.沿正方向运动，且速度不断减小,图6,典例精析,解析由题图可看出，在0.2 s到0.3 s这段时间内，质点沿负方向的位移不断减小，说明质点正

9、沿着正方向由负的最大位移处向着平衡位置运动，由此可判断A、B错误； 又质点的速度方向是正方向，质点做变加速运动，质点速度不断增大，所以选项C正确，D错误.故正确答案为C. 答案C,三、对简谐运动图象的理解,课堂要点小结,简谐运动,弹簧振子,理想化模型,平衡位置,振子的位移,简谐运动及其图象,简谐运动,图象特点,自我检测区,1,2,3,1,2,3,1.(弹簧振子的运动特点)如图7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(),图7,A.大小为 ，方向向左 B.大小为 ，方向向右 C.大小为 ，方向向左 D.大小为 ，方向向右,解析振子离开平衡位置的位移

10、是以O点为起点，C点为终点，故大小为 ，方向向右.,答案B,1,2,3,2.(简谐运动的xt图象)如图8所示 是表示某 弹簧振子运动的xt图象，下列说法正确的 是() A.t1时刻振子正通过平衡位置向正方向运动 B.t2时刻振子的位移最大 C.t3时刻振子正通过平衡位置向正方向运动 D.该图象是从振子在平衡位置时开始计时画出的,图8,1,2,3,解析从题图可以看出，t0时刻，振子在正的最大位移处，因此是从正的最大位移处开始计时画出的图象，D选项错误； t1时刻以后振子的位移为负，因此t1时刻振子正通过平衡位置向负方向运动，A选项错误； t2时刻振子在负的最大位移处，因此可以说是振子的位移最大，B选项正确；,1,2,3,t3时刻以后，振子的位移为正，所以该时刻振子正通过平衡位置向正方向运动，C选项正确. 答案BC,1,2,3,3.(简谐运动的xt图象)如图9所示 是某 质点做简谐运动的振动图象，根据图象 中的信息