2.1简谐运动 课件（含视频）-2021-2022学年【新教材】粤教版（2019）高二物理选择性必修第一册

第二章 机械振动 第一节 简谐运动 粤教版 选择性必修第一册 钟摆来回摆动，水中浮标上下浮动，树梢在微风中的摇摆……在生活中我们会观察到很多类似这样的运动。这些运动的共同点是什么？ 围绕着“某一位置“做“往复性”运动 一、机械振动 1、概念：物体（或者物体的一部分）在某一中心位置（平衡位置）两侧所做的往复运动叫作机械振动，简称振动。 2、平衡位置：受力平衡的位置 请猜一猜：这种运动可能有什么特点？ 情境：如图所示，把一个有小孔的小球连接在弹簧的一端，弹簧的另一端固定，小球套在光滑的杆上，能够自由滑动。如图位置弹簧处于原长。把小球拉向右方，然后放开，它就在平衡位置附近运动起来。 【思考问题】实际中，振动会越来越弱，一段时间后会静止，请分析小球停止运动的原因。 二、弹簧振子 1、概念：小球和弹簧所组成的系统称作弹簧振子，其中的小球称为振子。 【思考问题】建立理想化的弹簧振子模型要满足什么条件？ 理想化物理模型 （1）小球看成质点 （2）不计空气阻力 （3）弹簧的质量与小球相比可以忽略（弹簧是轻弹簧） （4）杆要尽可能光滑 （5）振子的最大位移必须在弹簧的弹性限度内 二、弹簧振子 1、概念：小球和弹簧所组成的系统称作弹簧振子，其中的小球称为振子。 理想化物理模型 2、振子的位移：指相对于平衡位置O的位移 以平衡位置为坐标原点O，沿振动方向建立坐标轴。 选定正方向 请分别对右图的小球进行受力分析，图（1）的弹簧长度为原长。 【思考问题】（1）在图（2）和图（3）中，小球都能回到平衡位置，请分析是什么原因。 图（1） 图（2） 图（3） （2）小球从图（2）或图（3）位置回到平衡位置，小球的运动情况是怎样的？ 二、弹簧振子 1、概念：小球和弹簧所组成的系统称作弹簧振子，其中的小球称为振子。 理想化物理模型 2、位移：振子的位移是指相对于平衡位置O的位移 3、回复力：使振子回到平衡位置的力. 【思考问题】回复力和振子的位移方向是什么关系？ 4、简谐振动：物体在跟平衡位置的位移大小成正比，并且总指向平衡位置的回复力作用下的振动。 【观察与思考】请观看实验视频，将振子安装在气垫导轨上，把一比较长的白纸放在导轨下，在振子上固定一毛笔（笔头朝下，笔尖与纸面轻触），用其记录在白纸上记录振子的振动情况。 （1）匀速拉动白纸，观察白纸上的痕迹，思考图像能表示什么？ （2）将振子拉离平衡位置一定距离后让其振动，等振动稳定后，匀速拉动白纸，观察白纸上的痕迹，根据所学的函数知识，判断它可能是什么函数图像，这个图像又代表什么？ 一个完整的振动过程，如振子经历B→O→B‘→O→B路径。一个完整的振动过程叫作一次全振动。 【讨论与交流】（1）请总结图中的振子在完成一次全振动的过程中的位移、回复力、加速度、速度等物理量的变化情况，完成下表。（大小变化选填：“增大”“减小”“最大”“0”或不变，方向选填“向右”或者“向左”） 简谐运动过程 B B→O O O→B’ B’ B’→O O O→B 位移 大小变化 方向变化 回复力 大小变化 方向变化 加速度 大小变化 方向变化 速度 大小变化 方向变化 最大 减小 0 增大 最大 减小 0 增大 向右 向右 向左 向左 向左 向右 最大 减小 0 增大 最大 减小 0 增大 向左 向左 向右 向右 向右 向左 最大 减小 0 增大 最大 减小 0 增大 向左 向左 向右 向右 向右 向左 0 增大 最大 减小 0 增大 最大 减小 向左 向左 向右 向右 向左 向右 【讨论与交流】（1）请总结图中的振子在完成一次全振动的过程中的位移、回复力、加速度、速度等物理量的变化情况，完成下表。（大小变化选填：“增大”“减小”“最大”“0”或不变，方向选填“向右”或者“向左”） 简谐运动过程 B B→O O O→B’ B’ B’→O O O→B 速度 大小变化 方向变化 0 增大 最大 减小 0 增大 最大 减小 向左 向左 向右 向右 动能 大小变化 弹性势能 大小变化 机械能 大小变化 0 增大 最大 减小 0 增大 最大 减小 最大 减小 0 增大 最大 减小 0 增大 不变 不变 不变 不变 【讨论与交流】（2）振子在振动过程中，离开平衡位置的距离、