2.1简谐运动 课件 -2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

人教版普通高中物理 选择性必修第一册 2.1 简谐运动 1．知道什么是弹簧振子，理解振动的平衡位置和简谐运动的概念。2．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函数图线。3．通过对简谐运动图像的描绘，认识简谐运动的特点。4．通过对生活中振动实例的观察，体会振动对生活的影响。 素养目标： 2 高中阶段我们学过的运动形式有哪些? 直线运动 曲线运动 匀速直线运动 变速直线运动 匀变速直线运动 变加速直线运动 抛体运动 圆周运动 平抛运动 斜抛运动 匀速圆周运动 变速圆周运动 运动 这些不同的运动现象中是否隐藏着相同的物理规律？ 情景引入： 5 一、机械振动 2.特点: (1)平衡位置 振动停止时物体所在的位置。 ------“对称性” (2)往复运动 ------“周期性” 物体在某一位置（平衡位置）附近的往复运动。 1.定义: 3.简谐运动（1）简谐运动是最基本的振动。（2）简谐运动的两种模型：弹簧振子、单摆 4.平衡位置：振动物体所受回复力为0的位置． 5.回复力(1)方向：总是指向平衡位置．(2)作用效果：总是要把振动物体拉回到平衡位置．(3)来源：回复力是根据力的作用效果命名的力．可能是几个力的合力，也可能是由某一个力或某一个力的分力来提供． 6.物体为什么会做简谐运动？回复力使物体做简谐运动，当物体受到跟位移的大小成正比，方向始终指向平衡位置的合力的作用时，物体的运动就是简谐运动． 二、弹簧振子 2.条件：①小球看成质点 ②忽略弹簧质量 ③忽略摩擦力 ④在弹性限度内 1.定义: 小球和弹簧所组成的系统。 振子的运动是怎样一种运动呢？ 非匀变速直线运动 周期运动 ————简谐运动的两种模型之一 4.平衡位置：弹簧未形变时，小球所受合力为0的位置。5.振子的位移：振子相对平衡位置的位移。 6.分类：水平弹簧振子 竖直弹簧振子 问1：当弹簧振子处于平衡位置时，弹簧处于原长吗？问2：大家可以大致判断弹簧振子在不同位置的速度的方向和大小吗？加速度的方向和大小吗？ 11 12 13 14 平衡位置 振动 右边 左边 15 时间t 平衡位置 16 正弦 正弦 振动 简谐运动 17 平衡位置 位移 位移 18 课堂小结： 一、机械振动物体在某一位置（平衡位置）附近的往复运动。最简单的机械振动：简谐运动。简谐运动的两种模型：弹簧振子 单摆二、弹簧振子1.定义2.条件三、简谐振动四、振动图像 D 20 AD 21 A 22 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？ 7．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)加速度的变化 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。 振动分析的三点注意 (1)位移、速度、加速度都是矢量，矢量相同，必须是大小和方向都相同。 (2)振子在某位置时对应的位移方向与加速度方向一定相反。 (3)除最大位移处外，振子连续两次经过同一位置时的速度大小相等，方向相反。 弹簧振子的位移—时间图像 1．建立坐标系：以小球的 为坐标原点，沿着它的 方向建立坐标轴。小球在平衡位置 时它对平衡位置的位移为正，在 时为负。 2．绘制图像： 若用横轴表示振子运动的 ，纵轴表示振子在振动过程中离开 的位移x，则振子振动的x­t图像如图所示，是一条正弦(或余弦)曲线。 简谐运动 1．定义 如果物体的位移与时间的关系遵从 函数的规律，即它的振动图像(x­t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 ，弹簧振子的运动就是 。 3．简谐运动的图像 (1)形状：正弦曲线，凡是能写成x＝