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 绘制地震曲线的装置 心电图 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 加速度大小方向都不变的匀变速直线运动。（自由落体运动） 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：如果加速度大小和方向都改变，那么物体会做什么运动呢？ 这些物体的运动有什么共同特点? ①往复性； ②有一个中心位置(平衡位置)——物体保持静止状态时所处的位置； ③轨迹可以是直线，也可以是曲线。 一、机械振动 物体在平衡位置两侧所做的往复运动，就叫做机械振动。通常简称振动。 二、弹簧振子 1、概念：小球和弹簧所组成的系统称为弹簧振子。 二、弹簧振子 1、概念：小球和弹簧所组成的系统称为弹簧振子。 2、条件：①忽略摩擦力； ②弹簧的质量与小球相 比可以忽略。(理想化模型) 3、平衡位置：小球原来静止时的位置。 二、弹簧振子 4、振子的位移x:都是相对于平衡位置的位移。 小球在平衡位置O点右边时位移取正，在O点左边时位移取负。 二、弹簧振子 5、位移—时间图像： （1）、频闪照片法 二、弹簧振子 5、位移—时间图像： （2）、描图记录法 在弹簧振子的小球上安装一枝绘图笔，让一条纸带在与小球振动方向垂直的方向上匀速运动，笔在纸带上画出的就是小球的振动图象。 二、弹簧振子 5、位移—时间图像： 振动图象是一条正弦曲线。反映了同一质点在不同时刻对应的位置坐标。 三、简谐运动 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、特点：振子在平衡位置附近往复运动。具有周期性，对称性。 三、简谐运动 3、简谐运动的位移—时间图象 ①形状：正(余)弦曲线 ②获取信息： a.任意时刻质点的位移的大小和方向； b.任意时刻质点的振动方向； c.任意时刻质点的速度、加速度、位移等物理量的变化情况及大小比较。 三、简谐运动 4、位移：方向始终背离平衡位置，每经过平衡位置位移方向发生改变；远离平衡位置时位移增大，靠近平衡位置时位移减小。(o点x=0) 三、简谐运动 5.速度：每经过最大距离处速度方向发生改变，远离平衡位置（位移增大）时速度方向和位移方向相同；靠近平衡位置（位移减小）时速度方向和位移方向相反。 1、某一弹簧振子的振动图象如图所示，则由图象判断下列说法正确的是（ ） A、振子偏离平衡位置的最大距离为10cm B、1s到2s的时间内振子向平衡位置运动 C、2s时和3s时振子的位移相等，运动方向也相同 D、振子在2s内完成一次往复性运动 10 5 0 -5 -10 t/s x/cm 1 2 3 4 5 6 A B 2、某弹簧振子的振动图象如图所示，根据图象判断。下列说法正确的是（ ） A、第1s内振子相对于平衡位置的位移与速度方向相反 B、第2s末振子相对于平衡位置的位移为-20cm C、第2s末和第3s末振子相对于平衡位置的位移均相同，但瞬时速度方向相反 D、第1s内和第2s内振子相对于平衡位置的位移方向相同，瞬时速度方向相反。 20 -20 t/s x/cm 0 1 2 3 4 5 6 7 D 简谐运动与匀速圆周运动的关系： D 机械振动特点是有往复性，所以小球运动不是机械振动，更加不是简谐运动。 D ACD mg F弹 mg=F弹 AC 20 -20 t/s x/cm ACD 频闪照片是在相同时间内留下得小球的像。 O A B C D 0.5S 0.25S t=0.2s时，x＞6cm D B 机械能守恒，T/2前后两个时刻动能相等，但是重力势能不等，所以弹性势能不等。 C 周期性 弹簧振子 67.5 $