2.1 简谐运动（配套课件）-2021-2022学年高二物理【步步高】学习笔记（人教版2019选择性必修第一册）津鲁琼浙云晋皖黑吉桂

1　简谐运动 第二章　机械振动 1.了解什么是机械振动，认识自然界和生产、生活中的振动 现象. 2.认识弹簧振子这一物理模型，理解振子的平衡位置和位移 随时间变化的图像. 3.理解简谐运动的概念和特点，知道简谐运动的图像是一条正 弦曲线，并能用简谐运动图像分析振子位移和速度的变化. 【学习目标】 【内容索引】 梳理教材 夯实基础 探究重点 提升素养 随堂演练 逐点落实 课时 对点练 SHULIJIAOCAI　 HANGSHIJICHU 梳理教材　夯实基础 1 一、弹簧振子 1.机械振动：物体或物体的一部分在一个位置附近的 运动，简称振动. 2.弹簧振子： 和弹簧组成的系统. 往复 小球 1.用横轴表示振子运动的 ，纵轴表示振子离开 位置的位移(x)，描绘出的图像就是 随 变化的图像，即x－t图像，如图1所示. 2.振子的位移：振子相对 位置的位移. 二、弹簧振子的位移—时间图像(x－t图像) 时间(t) 图1 3.图像的物理意义：反映了振子位置随时间变化的规律，它 (选填“是”或“不是”)振子的运动轨迹. 平衡 位移 时间 平衡 不是 三、简谐运动 1.简谐运动：如果物体的位移与时间的关系遵从 的规律，即它的振动图像(x－t图像)是一条 曲线，这样的振动是一种简谐运动. 2.特点：简谐运动是最基本的振动，弹簧振子的运动就是简谐运动. 3.简谐运动的图像 (1)描述振动物体的 随 的变化规律. (2)简谐运动的图像是 曲线，从图像上可直接看出不同时刻振动质点的 大小和方向、速度方向以及速度大小的变化趋势. 正弦函数 正弦 位移 时间 正弦 位移 1.判断下列说法的正误. (1)小鸟飞走后树枝的往复运动不是机械振动.(　　) (2)弹簧振子同质点一样都是理想化模型.(　　) (3)弹簧振子的x－t图像的曲线就是它的运动轨迹.(　　) (4)弹簧振子的位移是从平衡位置指向振子所在位置的有向线段.(　　) (5)简谐运动的图像表示质点振动的轨迹是正弦曲线.(　　) (6)振动图像中弹簧振子的位移－5 cm小于1 cm.(　　) 即学即用 × √ √ × × × 2.如图2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______(选填“OC”“AC”或“CO”)，从A点直接运动到C点的过程中，振子位移变____(选填“小”或“大”)，速度变___ (选填“小”或“大”). OC 图2 小 大 返回 TANJIUZHONGDIAN　 TISHENGSUYANG 探究重点　提升素养 2 一、弹簧振子 如图3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. 导学探究 图3 (1)小球的运动具有什么特点？为什么小球最终停止运动？ 答案　小球的运动具有往复性.小球因为受到阻力的作用最终停止运动. (2)在横杆上涂上一层润滑油，重复刚才的实验，观察到的结果与第一次实验有何不同？ 答案　小球往复运动的次数增多，运动时间变长. (3)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，也忽略不计，实验结果如何？ 答案　小球将持续地做往复运动. 知识深化 1.振动系统看成弹簧振子的条件 (1)弹簧的质量比小球的质量小得多，可以认为质量集中于振子. (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)摩擦力可以忽略. (4)小球从平衡位置被拉开的距离在弹性限度内. 2.弹簧振子的振动分析 (1)位移及其变化 位移指相对平衡位置的位移，由平衡位置指向振子所在的位置.当振子从平衡位置向最大位移处运动时，位移增大；反之，位移减小. (2)速度及其变化 振子在平衡位置处速度最大，在最大位移处速度为零.振子由平衡位置向最大位移处运动时，速度减小；反之，速度增大. (3)涉及加速度变化的图像问题 不论是水平弹簧振子还是竖直弹簧振子，均满足：在平衡位置处所受的合力为零，加速度为零；而在最大位移处所受的合力最大，加速度最大. 例1　(多选)如图4所示，弹簧下端悬挂一钢球，上端固定，它们组成一个振动的系统.开始时钢球静止，现用手把钢球向上托起一段距离，然后释放，钢球便上下振动起来，若以竖直向下为正方向，下列说法正确的是 A.钢球的最低处为平衡位置 B.钢球原来静止时的位置为平衡位置 C.钢球振动到距原静止位置下方3 cm处时位移为3 cm D.钢球振动到距原静止位置上方2 cm处时位