2.1简谐运动-2023-2024学年高二物理同步课件（人教版2019选择性必修第一册）

2.1 简谐振动 第二章 机械振动 亮亮图文旗舰店https://liangliangtuwen.tmall.com 1 【学习目标】 学习重点 学习难点 高中阶段我们学过的运动形式有哪些？ 按运动轨迹分类： 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 ·机械运动：一个物体相对于另一个物体的空间位置变化 复习回顾 【总结】物体在某位置附近做往复的周期性运动 单摆来回摆动 物体上下摆动 琴弦的抖动 观察以下运动，这些运动的共同特点是什么？ 1.定义：物体或物体的一部分在一个位置附近的往复运动叫做机械振动， 简称振动。 2、特点： （1）有一个平衡位置(轨迹关于中心位置左右对称)； （2）具有往复性、周期性。 一、机械振动 二、弹簧振子 1.研究对象是谁？ 振动时，弹簧各部分的速度不同，若考虑弹簧的质量，弹簧的动能分析比较复杂，因此要选用轻弹簧，重小球，弹簧的质量与物体比起来要忽略不计 物体 在研究振动时，物体的大小、形状可以忽略，因此物体可以看成质点 5.怎样才认为让小球做机械振动？ 4.小球的质量越大越好吗？ 不是，要考虑不超过弹簧的弹性限度 思考： 2.物体可以被看成质点吗？ 3.考虑弹簧的质量会给研究带来什么困难？ 物体运动时，空气阻力可以忽略，等振动稳定时，在一小段时间内，可认为机械振动 1.概念：小球和弹簧所组成的系统称作弹簧振子，其中的小球称做振子。 二、弹簧振子 弹簧振子——理想化模型 弹簧振子是研究一般性振动的基础 平衡位置：对于弹簧振子，当小球所受合力为0时，处于平衡位置。 弹簧振子的位移-时间图像 1.建立坐标系： （1）以小球的平衡位置为坐标原点0 （2）沿着弹簧振子的振动方向建立纵轴 （3）垂直于弹簧振子振动方向建立横轴 机械振动的位移 机械运动的位移 从平衡位置指向振动质点所在位置的有向线段 定义 从初位置指向末位置的有向线段 大小：偏离平衡位置的距离 方向：背离平衡位置 矢量性 大小：初末位置间的线段长度 方向：初位置指向末位置 实例对比 x x1 x2 弹簧振子 2.实验1：描绘竖直弹簧振子的位移-时间图像 弹簧振子的位移-时间图像 思考： 1.为什么将照片等距离平铺？横坐标表示什么物理量？ 2.在图像上选取A点，请说出它的物理意义。 2.描绘水平弹簧振子的位移-时间图像 如图是水平弹簧振子的位移一时间图像，以振子水平向右为正方向，思考并回答以下问题： 1.画出图中所示三个时刻的位移，并指出位移方向； 2.说明质点在三个时刻向哪个方向运动。——速度方向 思考：如何确定弹簧振子中小球或重锤的位移与时间的关系是否遵从正弦函数的规律？（阅读教材35页） 3.实验结论： 误差原因：在实验准备阶段，位移调零时，振子不可避免的扰动，位移不可能完全归零 弹簧振子的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，其振动图像是一条正弦曲线。 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，这样的振动是一种简谐运动。 三、简谐振动及图像 思考：简谐运动的位移-时间（x-t）图像是不是质点的轨迹？请说明理由。 三、简谐振动及图像 2.简谐运动位移-时间（x-t）图像的物理意义 表示振动质点在不同时刻偏离平衡位置的位移，是位移随时间变化的规律。 1．下列运动中不属于机械振动的是(　　) A．树枝在风的作用下运动 B．竖直向上抛出的物体的运动 C．说话时声带的运动 D．爆炸声引起窗扇的运动 B 【课堂练习】 2．如图所示，弹簧下端悬挂一钢球，上端固定在天花板上，它们组成一个振动的系统。开始时钢球静止，现用手把钢球向上托起一段距离，然后释放，钢球便上下振动起来，下列说法正确的是(　　) A.钢球运动的最低处为平衡位置 B.钢球运动的最高处为平衡位置 C.钢球处于原长的位置为平衡位置 D.钢球原来静止的位置为平衡位置 D 【课堂练习】 3．(多选)如图甲所示，一弹簧振子在A、B间振动，取向右为正方向，振子经过O点时开始计时，其振动的x­t图像如图乙所示。则下列说法中正确的是(　　) A．t2时刻振子在A点 B．t2时刻振子在B点 C．在t1～t2时间内，振子的位移在增大 D．在t3～t4时间内，振子的位移在减小 AC 【课堂练习】 4．(多选)如图所示为某物体做简谐运动的图像，下列说法中正确的是(　　) A．由P→Q位移在增大 B．由P→Q速度在增大 C．由M→N位移先减小后增大 D．由M→N位移始终减小 AC 【课堂练习】 5．某一弹簧振子的振动图象如图所示，则由图象判断