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 机械振动 问题？ 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？ 一、机械振动 物体（或物体的一部分）在某一中心位置附近往复运动. 2、特点: (1)平衡位置：物体振动停止时所在位置，不一定是运动范围的中心 ------可能有“对称性”和“周期性” (2)往复运动：连续经过同一位置的运动方向相反，即往和返的方向。 1、机械振动定义: 一、机械振动 3 3、产生机械振动的条件 1.物体离开平衡位置后必须受到回复力的作用； 2.运动中物体所受阻力要足够小； 一、机械振动 4 1.振子模型：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.理想模型： （2）不计阻力 （3）弹簧的质量与小球相比可以忽略 （1）小球看成质点 二、弹簧振子——理想化模型 5 3.平衡位置：振子原来静止时的位置． 4.位移：由平衡位置指向振子所在位置的有向线段 提示：通常说的振子的位移是指某时刻的位移，即振子相对平衡位置的位移.因此在研究振动时，字母x具有双重含义：它既表示小球的位置(坐标)，又表示振子在某时刻的位移. 二、弹簧振子——理想化模型 6 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？ 二、弹簧振子——理想化模型 7 振子的位移x都是相对于平衡位置的位移，以平衡位置为坐标原点O，沿振动方向建立坐标轴。规定在O点右边时位移为正，在左边时位移为负。 三、弹簧振子的位移——时间图像 图像绘制方法 方法一、频闪照片法 三、弹簧振子的位移——时间图像 底片匀速运动方向 x t 底片匀速运动方向 t T/12 T/8 T/4 θ(o) 30 o 45 o 90 o 理论值X=Asinθ(cm) X(cm) 特殊点检验法 x t 三、弹簧振子的位移——时间图像 （2）、描图记录法 结论：弹簧振子的振动图像是一条正弦曲线. 三、弹簧振子的位移——时间图像 弹簧振子的运动轨迹如何？ 应该如何建立坐标系？ 该如何作出上图中更直观的x-t图像？ 如果以横坐标为位移作出的位移时间图像形状如何？ 三、弹簧振子的位移——时间图像 15 1、x-t图像绘制方法 （1）轨迹展开法（匀速直线运动) ①将振子放在在光滑玻璃板上，然后在小球下方粘一蘸墨汁的毛笔尖 ②以振子静止位置为原点O，水平向右方向建立x轴，竖直向下建立时间y轴 ③使振子获得一定初速度从平衡位置开始振动，同时竖直向上匀速抽动玻璃板，笔尖在玻璃板上留下一条向下的曲线。 O 玻璃板抽动方向 16 ④将x-y图像旋转900，即得到弹簧振子的x-t图像。 y(t) 为什么y轴能够表示时间轴t? 弹簧振子在沿y轴方向相对玻璃板作匀速直线运动，y∝t 三、弹簧振子的位移——时间图像 17 （2）描点法 ②频闪照片法采集各时刻位置信息记录在表格中。 时间t 0 t0 2t0 3t0 4t0 5t0 6t0 位移x/mm -20.0 -17.8 -10.1 -0.1 10.3 17.7 20.0 时间t 6t0 7t0 8t0 9t0 10t0 11t0 12t0 位移x/mm 20. 0 17.7 -10.3 0.1 -10.1 -17.8 -20.0 18 （2）描点法 ②以振子静止位置为原点O，水平向右方向建立X轴，竖直向下建立时间t轴 ③描点，用平滑曲线连接各点。 三、弹簧振子的位移——时间图像 19 体验：一同学匀速拉动一张白纸，另一同学沿与纸运动方向相垂直方向用笔往复画线段，观察得到的图象。 这种记录振动的方法在实际中有很多应用。医院里的心电图及地震仪中绘制的地震曲线等，都是用类似的方法记录振动情况的。 绘制地震曲线 心电图 拓展 旋 转 矢 量 因此，以O为圆点，旋转矢量A，则矢量A的末端，在ox投影点的运动是简谐运动。 三、弹簧振子的位移——时间图像 1．下列情形中不属于机械振动的是(　　) A．水中浮标上下运动 　　 B．秋千的摆动 C．拨动后的琴弦 　　 D．表针沿表盘转动 【答案】D　 【解析】物体做机械振动时存在某一平衡位置，且物体在这一位置两侧往复运动，A、B、C选项中描述的运动均符合这一要求，D选项表针做圆周运动，它并不是在某一位置两侧往复运动，故D选项不属于机械振动． 典型例题 2．(多选)如图所示为一个做简谐运动的弹簧振子的x－t图像，在下列哪些时刻，位移和速度的方向相同 (　　) A．1.4 s　　 B．4.6 s　　 C．4.2 s 　　 D．5 s 【答案】AC　 【解析】根据质点在下一时刻的位置来判