2020高中物理人教版 选修3-4 第十一章　机械振动(课前自主预习、课堂互动探究)（学案+课件+课时跟踪训练+word解析 共15份）

第十一 章 机械振动 第1节 简谐运动 学习目标：1.知道什么是弹簧振子，理解振动的平衡位置和位移.2.通过观察和分析，理解弹簧振子的位移—时间图象是一条正弦曲线.3体会对简谐运动特征的探究过程，加深领悟用图象描绘运动的方法． 课前自主预习K 教材为本 梳理新知 一、弹簧振子 [课本导读] 预习教材第2页“弹簧振子”部分，请同学们关注以下问题： 1．平衡位置的概念． 2．机械振动的概念． 3．什么是弹簧振子？ [知识识记] 1．平衡位置：振子原来 时的位置． 2．机械振动：振子在 附近的往复运动，简称振动． 3．弹簧振子：由小球和弹簧组成的系统，是一种 如图所示，如果球与杆之间的 可以忽略，且弹簧的质量与小球的质量相比也可以 ，则该系统为弹簧振子． 忽略 静止 平衡位置 理想模型． 摩擦 二、弹簧振子的位移—时间图象 [课本导读] 预习教材第2页～第3页“弹簧振子的位移—时间图象”部分，请同学们关注以下问题： 1．为研究弹簧振子的位移—时间图象，如何建立坐标系？ 2．弹簧振子位移—时间图象是什么样的？ [知识识记] 1．建立坐标系：以小球的 为坐标原点，沿着 方向建立坐标轴．小球在平衡位置右边时它对平衡位置的位移为 ，在左边时为 平衡位置 振动 正 负． 2．位移—时间图象：横坐标表示振子振动的 ，纵坐标表示振子相对 的位移，如图所示．它反映了弹簧振子的 随 变化的规律． 时间 平衡位置 位移 时间 三、简谐运动及其图象 [课本导读] 预习教材第3页～第4页“简谐运动及其图象”部分，请同学们关注以下问题： 1．什么是简谐运动？ 2．简谐运动有何特点？ 3．记录简谐运动的方法在实际中有哪些应用？ [知识识记] 1．定义：如果质点的位移与时间的关系遵从 函数的规律，即它的振动图象(x－t图象)是一条 曲线，这样的振动叫做简谐运动． 2．特点：简谐运动是最简单、最基本的 弹簧振子的运动就是 3．图象的应用：医院里的 中绘制地震曲线的装置． 心电图、地震仪 正弦 正弦 振动． 简谐运动． 1．简谐运动的平衡位置速度为零．(　　) 2．简谐运动的图象描述的是振动质点的轨迹．(　　) 3．小鸟飞走后树枝的运动不是机械振动．(　　) [答案]　× [答案]　× [答案]　× 4．弹簧振子同质点一样都是理想模型．(　　) 5．简谐运动不是一种匀变速直线运动，而是变加速运动．(　　) [答案]　√ [答案]　√ 课堂互动探究K 师生互动 合作探究 要点一　弹簧振子与简谐运动的特点——概念辨析型 [合作探究] 　如图所示，把一个有孔的小木球装在弹簧的一端，弹簧的另一端固定，小球穿在光滑杆上，能够自由振动，这个系统可称为弹簧振子吗？若将小木球改为同体积的钢球呢？如果是钢球，则在经过关于平衡位置对称的两点时，它们的位移、速度、加速度等有什么特点？ 提示：小球为木球时，系统不能看作弹簧振子，小球为钢球时，系统可看作弹簧振子．在经过关于平衡位置对称的两点时，位移大小相等，方向相反；速度大小相等，方向可能相同也可能相反；加速度方向相反，大小相等． [知识精要] 1．实际物体看作弹簧振子的条件 (1)弹簧的质量比小球的质量小得多，弹簧的质量可以忽略，认为质量集中于振子(小球)； (2)构成弹簧振子的小球体积足够小，可以认为小球是一个质点； (3)忽略弹簧以及小球与水平杆之间的摩擦力； (4)小球从平衡位置被拉开的位移在弹性限度内． 2．简谐运动的位移 位移的表示方法：以平衡位置为坐标原点，以振动所在的直线为坐标轴，规定正方向，则某时刻振子偏离平衡位置的位移可用该时刻振子所在位置的坐标来表示． 3．简谐运动的速度 (1)物理含义：速度是描述振子在平衡位置附近振动快慢的物理量．在所建立的坐标轴(也称“一维坐标系”)上，速度的正负号表示振子运动方向与坐标轴的正方向相同或相反． (2)特点：如图所示为一简谐运动的模型，振子在O点速度最大，在A、B两点速度为零． 4．简谐运动的加速度 (1)计算方法：式中m表示振子的质量，k表示比例系数，x表示振子距平衡位置的位移，“－”表示加速度的方向与位移的方向相反． (2)特点：加速度大小呈线性变化，方向只在平衡位置发生改变． 5．速度、位移、加速度三者之间的关系 (1)大小变化关系：位移变大，加速度变大，速度变小；反之，位移变小，加速度变小，速度变大． (2)是否唯一性关系：位移确定，加速