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

2.1简谐运动 人教版（2019）物理选择性必修第一册 第二章 机械运动 加速度大小方向都不变的匀变速直线运动。（自由落体运动） 思考1：我们以前学过哪些运动形式？ 加速度大小方向都不变的匀变速曲线运动。（平抛运动） 加速度大小不变方向改变的变加速曲线运动。（匀速圆周运动） 思考2：如果加速度大小和方向都改变，那么物体会做什么运动呢？ 物体在平衡位置附近所做的往复运动叫做机械振动，简称振动。 （1）、围绕着“中心”位置 （2）、“往复”运动 这些运动的共同特点是什么？ 1、定义：物体在平衡位置附近的往复运动。 2、特点： （1）平衡位置——“对称性”。 振动停止时物体所在的位置 （2）往复运动——“周期性” 一、机械振动 振子以O点为中心在水平杆方向做往复运动． 1. 理想模型--- 弹簧振子 小球与水平杆间 的摩擦忽略不计， M小球＞＞M弹簧 以上装置称为弹簧振子 二、简谐运动 4 竖直方向上的弹簧振子 二、简谐运动 5 小球和弹簧所组成的系统称作弹簧振子，有时也把这样的小球称做弹簧振子或简称振子。 2、理性化模型： （1）不计阻力 （2）弹簧的质量与小球相比可以忽略。 1、概念： O 思考：振子的运动是怎样一种运动呢？ 三、简弹簧振子——理想化模型 研究振动要从最简单、最基本的振动着手，这种振动叫做简谐运动。 弹簧振子：弹簧振子是指小球和弹簧所组成的系统，是一种理想化模型。 振子模型：常见的有水平弹簧振子和竖直弹簧振子。 如图所示，图中球与杆之间的摩擦力及空气阻力可以忽略，且弹簧的质量与小球的质量相比可以忽略。 三、简弹簧振子——理想化模型 思考：如图所示的弹簧振子中，把小球拉向右方，然后放开，小球将如何运动？它的运动有什么特点？ 三、简弹簧振子——理想化模型 8 三、简弹簧振子——理想化模型 三、简弹簧振子——理想化模型 1．建立坐标系 以小球的平衡位置为坐标原点，沿着它的振动方向建立坐标轴。规定小球在平衡位置右边时它对平衡位置的位移为正，在左边时为负(以弹簧振子为例)。 2．位移—时间图像 横坐标表示振子振动的时间，纵坐标表示振子相对平衡位置的位移。 四、弹簧振子的位移—时间图像 3．物理意义：反映了振子的位移随时间的变化规律。 四、弹簧振子的位移—时间图像 四、弹簧振子的位移—时间图像 1、定义：如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图象（x—t图象）是一条正弦曲线，这样的振动叫做简谐运动。 2、图象意义:表示一个振子不同时刻所在的位置或者一个振子位移随时间的变化规律。 五、简谐运动及其图象 (1)任意时刻质点位移的大小和方向。如图甲所示，质点在t1、t2时刻的位移分别为x1和-x2。 3、图象应用: 五、简谐运动及其图象 简谐运动是最简单、最基本的振动。 (2)任意时刻质点的振动方向:看下一时刻质点的位置,如图乙中a点,下一时刻离平衡位置更远,故a点此刻向上振动。图乙中b点,下一时刻离平衡位置更近,故b此刻向上振动。 (4)任意时刻质点的速度、加速度、位移的变化情况及大小比较：看下一时刻质点的位置，判断是远离还是靠近平衡位置 (3)斜率：该时刻速度的大小和方向． 4、理解简谐运动的对称性 如图所示，物体在A与B间运动，O点为平衡位置，C和D两点关于O点对称，则有： (1)时间的对称：tOB＝tBO＝tOA＝tAOtOD＝tDO＝tOC＝tCO，tDB＝tBD＝tAC＝tCA (2)速度的对称①物体连续两次经过同一点（如D点）的速度大小相等，方向相反．②物体经过关于O点对称的两点（如C与D两点）的速度大小相等，方向可能相同，也可能相反． 【例1】(多选)下列说法正确的是(　 　 ) A．乒乓球在地面上的上下运动是机械振动 B．平衡位置就是物体振动范围的中心位置 C．秋千在空中来回运动是机械振动 D．浮于水面上的圆柱形玻璃瓶上下振动是机械振动 CD 【例2】如图所示，是一弹簧振子，设向右方向为正，O为平衡位置，则（ ） A．A→O位移为负值，速度为正值 B．O→B时，位移为正值，加速度为负值 C．B→O时，位移为负值，速度为负值 D．O→A时，位移为负值，加速度为正值 A B O ABD 22 【例3】下列各组中描述正确的是（ ） B．当位移为负值时，速度不一定为负值，但加速度一定为正值 C．弹簧振子做简谐运动时的能量等于在平衡位置时振子的动能,等于在最大位移时弹簧的弹性势能 D.弹簧振子做简谐运动位移越大振动能量也越大 A．振子每次经过同一位置时位移、速度、回复力、加速度、动量和动能都是相同的。 BC 23 【例4】 一个弹簧振子在光滑的水平面上做简谐运动,其中有两个时刻弹簧振子的弹力大小相等,但方向