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

高中阶段我们学过的运动形式有哪些? (提示：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 知识回顾 第二章 机械振动 1、简谐振动 CONTENTS 01 机 械 振 动 02 弹 簧 振 子 03 振 动 图 像 04 目录 典型例题 典型例题 05 简 谐 运 动 3 我们之前所学习的机械运动有：匀速直线运动、匀变速直线运动、平抛运动等，是相对简单的运动。但是还有一些相对复杂的运动如钟摆来回摆动，荡秋千，蜜蜂飞舞时, 翅膀的颤动······你知道这些运动的共同点是什么吗？ 钟摆来回摆动 一、机械振动 1.定义：我们把物体或物体的一部分在一个位置附近的往复运动称为机械振动，简称振动。 共同点: 上述物体总是在某一位置附近做往复性的运动。 一、机械振动 2.特点 ①振动的轨迹：可能是直线，也可能是曲线。 钟摆来回摆动是曲线，平静的水面上浮标上下浮动是直线。 ②平衡位置：原来静止时的位置，此位置振动方向上合力为零。 ③周期性：振动具有往复性。 例：(多选)下列几种运动属于机械振动的是(　 　) A．乒乓球在地面上的上下运动 B．地震时左右摇晃的楼房 C．秋千在空中来回运动 D．浮于水面上的圆柱形玻璃瓶上下振动 BCD 解析：选BCD　机械振动是物体在平衡位置两侧做往复运动，乒乓球的上下运动不是在平衡位置两侧的往复运动，A错误，BCD正确． 我们发现小球与弹簧组成的系统的运动符合机械振动的特征，属于机械振动。 一、机械振动 想一想：如图 ，把一个有小孔的小球连接在弹簧的一端，弹簧的另一端固定，小球套在光滑的杆上，能够自由滑动。弹簧的质量与小球相比可以忽略。小球运动时空气阻力很小，也可以忽略。弹簧未形变时，小球所受合力为0，处于平衡位置O把小球拉向右方，然后放开，它就在平衡位置附近运动起来。小球的振动是机械振动吗？ 1.弹簧振子：我们把小球和弹簧组成的系统称为弹簧振子，有时也简称为振子。 2.理想模型： （2）不计阻力； （3）忽略弹簧的质量； （1）小球看成质点； （4）弹簧始终在弹性限度内。 二、弹簧振子 水平弹簧振子 竖直弹簧振子 二、弹簧振子 9 3.平衡位置： （1）位于平衡位置时，小球所受合力为0； （2）经过平衡位置时，小球速度最快，加速度为0。 振子原来静止时的位置． 拓展思考：弹簧振子的平衡位置一定在弹簧的原长位置吗？ 不一定。如图所示，弹簧下连接一个铅球，其振动的平衡位置不在弹簧的原长位置，而是在弹力与重力的合力为零即铅球静止的位置。 (1)振子在某时刻的位移：从平衡位置指向振子在该时刻位置的有向线段．若规定振动质点在平衡位置右侧时位移为正，则它在平衡位置左侧时位移为负； 1．弹簧振子的位移 三、弹簧振子的位移—时间图像 三、弹簧振子的位移—时间图象 (2)例 ：振子在某时刻的位移方向总是背离平衡位置．如图所示，振子在AA′之间振动，O为平衡位置，t1时刻振子在M点的位移为xM，t2时刻振子在N点的位移为xN，而振子在Δt＝t2－t1时间内的位移为xMN，方向如右图所示． 例.（多选）关于机械振动的位移和平衡位置，以下说法正确的是(　　) A. 平衡位置就是物体振动范围的中心位置 B．机械振动的位移总是以平衡位置为起点的位移 C．机械振动的物体运动的路程越大，发生的位移也越大 D．机械振动的位移是指振动物体偏离平衡位置最远时的位移 E．机械振动的位移总是背离平衡位置 B E 例.如图所示的弹簧振子,O点为它的平衡位置,当振子m离开O点,再从A点运动到C点时,振子离开平衡位置的位移是 (　　) A.大小为OC,方向向左 B.大小为OC,方向向右 C.大小为AC,方向向左 D.大小为AC,方向向右 B 底片匀速运动方向 弹簧振子的x－t图象 x t 底片匀速运动方向 3t0 6t0 9t0 12t0 -10 10 -20 20 t/s x/mm O 用平滑曲线将各点连接 错啦 结论：弹簧振子沿一直线做往复运动，其轨迹为一直线，而它的振动图像却是正弦曲线。 x＝Asin（ωt＋） 1.定义：如果物体的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图像（xt 图像）是一条正弦曲线，这样的振动是一种简谐运动。 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。 四、简谐运动 简谐运动是最简单、最基本的振动。 x＝Asin（ωt＋） (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: (2)任意时刻质点的振动方向:看下一时