2.1 简谐运动-2022-2023学年高二物理上学期同步学案+教案（人教版2019选择性必修第一册）

2.1简谐运动 基础导学 要点一、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往复运动，简称振动． 2．弹簧振子：小球和弹簧组成的系统． 要点二、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时间(t)，纵坐标表示振子离开平衡位置的位移(x)，描绘出的图像就是位移随时间变化的图像，即x－t图像，如图1所示． 图1 2．振子的位移：振子相对平衡位置的位移． 3．图像的物理意义：反映了振子位置随时间变化的规律，它不是(选填“是”或“不是”)振子的运动轨迹． 要点三、简谐运动 1．简谐运动：质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图像(x－t图像)是一条正弦曲线． 2．特点：简谐运动是最简单、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)描述振动物体的位移随时间的变化规律． (2)简谐运动的图像是正弦曲线，从图像上可直接看出不同时刻振动质点的位移大小和方向、速度方向以及速度大小的变化趋势． 要点突破 突破一：弹簧振子 1.平衡位置：振子原来静止时的位置.平衡位置不一定是中心位置(如图所示物体的振动)，物体经过平衡位置时不一定处于平衡状态(如图所示物体的振动). 2.弹簧振子是一种理想化模型.实际物体可看成弹簧振子的条件： (1)不计摩擦阻力和空气阻力. (2)不计弹簧的质量. (3)物体可视为质点. (4)弹簧的形变在弹性限度内. 3.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；当振子由最大位移处向平衡位置运动时，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；振子由最大位移处向平衡位置运动时，速度增大. (3)加速度及其变化 水平弹簧振子所受弹簧的弹力是振子受到的合力，竖直弹簧振子所受的重力与弹力之和是振子受到的合力.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. 突破二：简谐运动及其图象 1.对x－t图象的理解 x－t图象上的x坐标表示振子相对平衡位置的位移，也表示振子的位置坐标.它反映了振子位移随时间变化的规律. 注意　x－t图象不是振子的运动轨