2.1简谐运动— 2020-2021学年【新教材】人教版(2019)高中物理选择性必修第一册课件

第二章 第1节　简谐运动 问题导入 回顾我们之前所学习的机械运动有：匀速直线运动、匀变速直线运动、平抛运动、匀速圆周运动等，是相对简单的运动模型。但是还有一些相对复杂的运动如钟摆来回摆动，水中浮标上下浮动，担物行走时扁担下物体的颤动，树梢在微风中的摆动……这些运动又有什么特点？ 知识梳理 一、机械振动与弹簧振子 1．机械振动 (1)定义：物体(或物体的一部分)在一个位置附近的往复运动，叫机械振动，简称振动。 (2)特征： ①振动的轨迹：可能是直线，也可能是曲线。 ②平衡位置：质点原来静止时的位置，即振动方向上合力为零的位置。 ③周期性：振动具有往复性。 2．弹簧振子 (1)弹簧振子模型：弹簧振子是指小球和弹簧所组成的系统，是一种理想化模型。 (2)理想化模型的条件 ①弹簧的质量与小球相比可忽略，可以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摩擦力和空气阻力等可以忽略； ④小球从平衡位置被拉开的位移在弹性限度内。 3．弹簧振子的x­t图象 (1)弹簧振子的位移x：以小球的平衡位置为坐标原点，沿着它的振动方向建立坐标轴。弹簧振子的位移可用该时刻振子所在位置的坐标来表示。小球在平衡位置右边时它对平衡位置的位移为正，在左边时为负。它既表示小球的位置(坐标)，又表示振子在某时刻的位移。 ★辨析：某时刻的位移与在某段时间内的位移 振子在某时刻的位移方向总是背离平衡位置。如图所示，振子在AA′之间振动，O为平衡位置，t1时刻振子在M点的位移为xM，t2时刻振子在N点的位移为xN；而振子在Δt＝t2－t1时间内的位移为xMN，方向如图所示。通常说的振子的位移是指某时刻的位移，即振子相对平衡位置的位移。 (2) x­t图象：横坐标表示振子振动的时间，纵坐标表示振子相对平衡位置的位移。反映了振动物体相对于平衡位置的位移随时间变化的规律。 ★辨析：振子的轨迹图象与振子的x­t图象 弹簧振子沿一直线做往复运动，其轨迹为重复的一段线段，而它的振动图象(x­t图象)却是正弦曲线，反映振子的的位移随时间变化的规律。 4． x­t图象的应用 (1)位移：振子在两端点的位移最大(如上图中的t2、t5时刻)；在平衡位置的位移为零(如上图中的t3时刻)，此时位移方向即将改变。 (2)速度：振子在平衡位置的速度最大(如上图中的0、t5时