2.1简谐运动-课件-2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

机械振动 第1节 简谐运动 1 CONTENTS 04 目录 03 01 02 弹簧振子 位移——时间图像 简谐运动 典例分析 2 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？ 3 （1）定义：物体(或物体的一部分)总是在某一位置附近的往复运动，叫机械振动，简称振动。 （2）特点 ①振动的轨迹：可能是直线，也可能是曲线。 钟摆来回摆动是曲线，平静的水面上浮标上下浮动是直线。 ②平衡位置：质点原来静止时的位置，此位置振动方向上合力为零。 ③周期性：振动具有往复性。 机械振动 （多选）下列运动属于机械振动的是（　　） A．说话时声带的运动 B．弹簧振子在竖直方向的上下运动 C．体育课上同学进行25米折返跑 D．竖立于水面上的圆柱形玻璃瓶的上下运动 课堂练习1 解： 物体在平衡位置两侧所做的往复运动叫机械振动，ABD正确； 体育课上同学进行25米折返跑没有平衡位置，不是机械振动，C错误。 ABD 简谐运动 01 弹簧振子 认识机械振动，熟悉弹簧振子这一理想化模型，体会弹簧振子运动的往复性。 6 要想更为简单地研究小球的振动情况，需要满足哪些条件？ 模型建立 ① 质量：弹簧的质量远小于小球的质量； ② 体积：小球的体积足够小（视为质点）； ③ 阻力：摩擦力和空气阻力可以忽略； ④ 弹性限度：振动范围在弹性限度内。 火箭要发射升空的话，它发射的速度都是比较大的，这个速度是要达到7.9km、s以上，那么怎么才能提高火箭的速度呢,下面我们就通过一个简单的情景来分析一下 模型建立 理想化模型 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。小球和弹簧组成的系统称为弹簧振子（振子）。 火箭要发射升空的话，它发射的速度都是比较大的，这个速度是要达到7.9km、s以上，那么怎么才能提高火箭的速度呢,下面我们就通过一个简单的情景来分析一下 水平弹簧振子：把小球拉向右方，然后放开，它就在平衡位置附近运动起来。 竖直弹簧振子：将小球下拉或者上托之后放开，小球总是在竖直方向的平衡位置附近往复运动。 平衡位置 ？ 弹簧振子模型 02 位移——时间图像 通过观察和分析，理解简谐运动的位移—时间图像是一条正弦曲线。 简谐运动 11 问题思考 如果想要描绘弹簧振子的位移随时间变化的关系，建立左图中的一维直线坐标系是否足够？ 不够。因为弹簧振子的运动具有往复性，同一个位置对应许多时刻，缺乏唯一性。应该使用二维坐标系。 火箭要发射升空的话，它发射的速度都是比较大的，这个速度是要达到7.9km、s以上，那么怎么才能提高火箭的速度呢,下面我们就通过一个简单的情景来分析一下 弹簧振子的位移—时间图像 Administrator (A) - 1. x-t 图像 选取小球平衡位置为坐标原点，横坐标表示振子振动的时间t，纵坐标表示振子相对平衡位置的位移x。 振动图像 2. x­t图象物理意义 反映了振子的位移随时间的变化规律。小球的位置坐标反映了小球相对于平衡位置的位移。（不是小球的运动轨迹！） 运动图像 右图中以弹簧原长O为振动的平衡位置，若选定水平向右为正方向。某时刻质点位移为正，表示质点位于O点右侧，位移为负，表示质点位于O点左侧。 （多选）如图，弹簧下端悬挂一钢球，上端固定，它们组成一个振动的系统．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处时位移为2 cm 课堂练习2 解：钢球在竖直方向做往复运动，平衡位置为重力和弹簧弹力相等的位置，即钢球原来静止的位置为平衡位置，故A错误，B正确；振子的位移为相对平衡位置的位移，且以竖直向下为正方向，钢球振动到距原静止位置下方3cm时的位移为3cm；钢球振动到原静止位置上方2cm处时的位移为-2cm，故C正确，D错误。 BC 从获得的弹簧振子的 x-t 图像可以看出，小球位移与时间的关系似乎可以用正弦函数来表示。是不是这样呢？ 猜想验证 Administrator (A)