2.1 简谐运动（学案）-【新课程学案】新教材2022-2023学年高中物理选择性必修第一册（粤教版2019）

第二章。机械振动 第一节简谐运动 导学科学探究经历对简谐运动特征的探究过程，加深领悟用图像描绘运动的方法。 〔sl*的1落实必备知识 预读教材·填一填量合情境创设·想一想 一，简谐振动！1.一切发声的物体都在振动，比如蜜蜂翅 1.机械振动：物体(或者物体的某一部分)在_-膀抖动和古筝琴弦振动，那么振动是怎 _（平衡位置)附近所做的往复运动，简称振动。样产生的? 2.平衡位置：物体振动停止时保持静止的位置。 3.弹簧振子：___与弹簧组成的系统，它是一个理想 化模型。其中的小球称为振子。 4.回复力 （1)定义：物体振动时受到总是使振子返回如图所示，把一个有 的力。 孔的小木球装在弹簧“W形所● （2)方向：跟振子偏离平衡位置的位移方向__，总的一端，弹簧的另一 端固定，小木球穿在光滑杆上，能够自 是指向_______。 由振动，这个系统可称为弹簧振子吗? 5.简谐运动的回复力 跟物体偏离平衡位置的位移x大小成___，方向 为什么?如果把小木球换成小钢球呢? 总指向平衡位置，其表达式为：F=_-_。 微点拨… （1)弹簧振子经过平衡位置时，速度最大。 （2)弹簧振子经过平衡位置时，合力为零，弹簧弹力不一 定为零。……… |38)■ XINKECHENG XUEAN第二章机械振动 二、振幅、周期和频率 :3.弹簧振子处于平衡位置的合力与弹力 1.全振动：一个 的振动过程，称为一次全振动。 图例 合力(F金) 弹力(F) 2.简谐运动：振子的位移一时间函数为正弦或者余弦 C6C60C606050 F合 F弹一 函数的振动。 0 3.振幅：物体振动时离开平衡位置的最大距离。 4.周期：物体完成一次 所需要的时间，用T F合= F弹= 表示。 5.频率：物体在一段时间内全振动的次数与所用时间 ,用∫表示。 6.周期和频率的关系：f= H0000000d F各 F操 三、简谐运动的能量特征 4.如图所示，一弹簧 1.在平衡位置：回复力为零，加速度为零，速度最大，动 振子在光滑水平面 000i8004m 能 ,弹性势能为 的A、B两点间做 2.在最大振幅处：振子离开平衡位置的距离最大，回复： 简谐运动，平衡位置为O,已知振子的 力最大，加速度 ,速度为零，动能为零，弹性势 质量为m。 能 简谐运动的能量取决于什么？试简述本 3.当振子离开平衡位置时，回复力、加速度弹性势能 题中物体振动过程中的能量转化关系。 ,速度、动能 ,反之亦然。 4.弹簧振子在振动过程中，弹性势能和动能相互 其和 [匹等刘内器2强化关键能力 新知学习（一）简谐运动的回复力 [重点释解] [任务驱动] 1.回复力的来源 如图所示为弹簧振子的模 (1)回复力是指将振动的物体拉回到平衡位置 型，O点为振子的平衡位置，A、 R0。 的力，同向心力一样是按照力的作用效果来 O间和B、O间距离都是x,弹 O 命名的。 簧振子振动系数为k。 7 A (2)回复力可以由某一个力提供，如水平弹簧振 (1)当振子在A点时所受 谛OB 弹簧的弹力方向如何？大小是 子的回复力即为弹簧的弹力；也可能是几个 多少？在B点呢？ 力的合力，如竖直悬挂的弹簧振子的回复力 (2)弹力的作用是什么？ 是弹簧弹力和重力的合力；还可能是某一力 (3)弹力的大小与位移是什么关系？ 的分力。归纳起来，回复力一定等于振动物 体在振动方向上所受的合力。分析物体的 受力时不能再加上回复力。 !2.关于k值 公式F=一kx中的k指的是回复力与位移的 比例系数，而不一定是弹簧的劲度系数，系数 k由振动系统自身决定。 了39 |YJ物理选择性必修第一册|XINKECHENG XUEAN 3.加速度的特点 :2.如图所示，质量为m的物体 根据牛顿第二定律得a=E- A放在质量为M的物体B A m m之，表明弹 C00000B 上，B与弹簧相连，它们一起 簧振子做简谐运动时，振子的加速度大小与 在光滑水平面上做简谐运动，振动过程中A、 位移大小成正比，加速度方向与位移方向 B之间无相对运动。设弹簧的劲度系数为， 相反。 当物体离开平衡位置的位移为x时，A、B间 [典例体验] 摩擦力的大小等于 () [典例]（多选）如图所示， A.kx B得r C.nk D.0 物体系在两弹簧之间，弹簧劲 0r000m.T0w000S 度系数分别为k1和k2,且k 新知学习（二）简谐运动的振幅、周期和频率 =k,k2=2k,两弹簧均处于自然状态。现在向右 [任务驱动] 如图所示为理想弹簧振子，O为它的平衡位置，将 拉动物体，然后释放，物体在B、C间振动，O为 振子拉到A点由静止释放，观察振子的振动；然后将 平衡位置（不计阻力），设向右为正方向，物体相 振子拉到B点释放，再观察振子的振动。 对O点的位移为x,则下列判断正确的是() 008C A.