2.1 简谐运动-2021-2022学年高二物理教学一体案（人教版2019选择性必修第一册）

第二章　机械振动 §2-1 简谐运动 一、学习目标 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． 二、学习过程 【问题探究】如图所示的装置，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． (1)小球的运动具有什么特点？为什么小球最终停止运动？ (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？ (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？ 【知识点1】弹簧振子及弹簧振子的位移—时间图像(x－t图像) 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． 3．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 间变化的图像，即x－t图像，如图所示． 4．振子的位移：振子相对 位置的位移． 5．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． 例题1、如图所示，弹簧下端悬挂一钢球，上端固定组成一个振动系统，用手把钢球向上托起一段距离，然后释放，下列说法正确的是（　　） A．钢球运动的最高处为平衡位置 B．钢球运动的最低处为平衡位置 C．钢球速度为零处为平衡位置 D．钢球原来静止时的位置为平衡位置 跟踪训练： 如图所示是一弹簧振子，设向右为正方向，O为平衡位置，则（　　） A．A→O时，位移为负，速度为正 B．O→B时，位移为正，加速度为负 C．B→O时，位移为负，速度为正 D．O→A时，位移为负，加速度为正 例题2、如图所示的弹簧振子，放在光滑水平桌面上，O是平衡位置，振幅A＝2 cm，周期T＝0.4 s。 （1）若以向右为位移的正方向，当振子运动到O点右侧最大位移处开始计时，试画出其一个周期的振动图像； （2）若从振子经过平衡位置开始计时，求经过2.6 s小球通过的路程？ （3）若从振子经过平衡位置开始计时，请定性描述半个周期内弹簧振子各种形式的能量的变化过程。 【知识点2】简谐运动及其图像 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． 例题3、如果质点的位移与时间关系遵从正弦函数规律，这样的运动叫做简谐运动。根据图中各图象可以判断出物体可能做简谐运动的是（　　） A．①② B．③④ C．①③ D．②④ 例题4、弹簧振子的位移—时间图像（x－t图像） （1）用横坐标表示振子运动的______，纵坐标表示振子离开____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，如图所示。 （2）振子的位移：振子相对_____位置的位移。 （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。 例题5、如图甲所示，弹簧振子以O点为平衡位置，在A、B两点之间做简谐运动．取向右为正方向，振子的位移x与时间t的关系图像如图乙所示，下列说法正确的是 A．从t=0.4s到t=0.8s的时间内，振子的速度逐渐增大 B．t=0.2s时，振子在O点右侧6cm处 C．t=0.4s和t=1.2s时，振子的加速度相同 D．t=0.8s时，振子的速度方向向右 §2-1 简谐运动 作业 班级： 学号： 姓名： 一、选择题 1．下列运动属于机械振动的是（　 　） ①乒乓球在地面上的自由来回上下运动 ②弹簧振子在竖直方向的上下运动 ③秋千在空中的来回运动 ④竖立于水面上的圆柱形玻璃瓶的上下运动 A．①② B．②③ C．③④ D．①②③④ 2．关于简谐运动,以下说法中正确的是( ) A．回复力总指向平衡位置 B．加速度、速度方向永远一致 C．在平衡位置加速度、速度均达到最大值 D．在平衡位置时能达到最大值，动能最小 3．如图所示，弹簧振子在M、N之间做简谐运动．以平衡位置O为原点，建立Ox轴，向右为x轴正方向．若振子向右通过O点时开始计时，则其振动图像为（