2.1 简谐运动-【状元桥·优质课堂】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册（人教版2019）

第二章机械振动 第二章 机械振动 第1节简谐运动 答案精解P1 [学习目标]1.了解什么是机械振动，知道什么是弹簧振子，理解振动的平衡位置和位移（物理观念）， 2.通过对简谐运动图像的绘制，认识简谐运动的特点，并能用来分析有关问题（科学思维）， 课前·教材预案 教材梳理 知识点三简谐运动 知识点一弹簧振子 1,定义：如果物体的位移与时间的关系遵从 1.机械振动：物体或物体的一部分在一个位置附 函数的规律，即它的振动图像(x- 近的 运动称为机械振动，简称振动. 图像)是一条 曲线，这样的振动是一 注意：机械振动是机械运动的一种. 种简谐运动。 2.弹簧振子 2.特点：简谐运动是最 的振动.弹簧振 子的运动就是 运动， 3.简谐运动的图像 如图所示，如果球与杆之间的 可以忽 (1)描述振动物体的 随时间的变化 略，小球运动时的 可以忽略，且 规律 的质量与 的质量相比也可 (2)简谐运动的图像是 曲线，从图像 以忽略，那么我们把小球和弹簧组成的 上可直接看出不同时刻振动质点的 称为弹簧振子 大小和方向以及速度大小和方向的变化趋势. 3.平衡位置：小球不运动时，所受合力为 1自主检测 的位置. 1.判断下列说法的正误. 知识点二弹簧振子的位移时间图像 (1)弹簧振子的平衡位置都在原长处.() (2)弹簧振子的位移是从平衡位置指向振子所 1.图像的绘制：用横坐标表示振子运动的 在位置的有向线段， ( ,纵坐标表示振子离开 位置 (3)简谐运动的图像都是正弦或余弦曲线. 的位移x,描绘出的图像就是 随 () 变化的图像，即x-t图像，如图 (4)简谐运动是机械运动中最简单，最基本的 所示 运动 () 2.如图所示的弹簧振子，O点为它的平衡位置， 当小球从A点运动到C点时，小球离开平衡位 置的位移是 (选填“OC”“AC”或 “CO”),从A点直接运动到C点的过程中，小 2.图像的物理意义：反映了振子位置（或振子相 对平衡位置的位移)随时间变化的规律，它 球位移变 (选填“小"”或“大”)，速度变 (选填“小”或“大”) (选填“是”或“不是”)振子的运动轨迹. 注意：振子的位移是指振子相对平衡位置的 位移. ·35· 物理选择性必修第一册课堂学案 课堂·深度探究 考点一对弹簧振子的理解 ①除最大位移处外物体连续两次经过同 【情境导学】如图所示的装置，把小球向右拉到B 点（如D点）的速度大小相等，方向相反 速度的 点后释放，可以观察到小球左右运动了一段时 ②物体经过关于O点对称的两点（如C点 对称 间，最终停止运动，小球的运动具有什么特点？ 与D点)的速度大小相等，方向可能相同， 为什么小球最终停止运动？ 也可能相反 ①物体经过同一点（如C点）时，位移和加 位移和速度均相同 加速度②物体经过关于O点对称的两点（如C点 的对称 与D点)时，位移与加速度均大小相等，方 向相反 【知识拓展】 L.振动系统看成弹簧振子的条件 动能、 ①物体经过同一点（如D点）时的动能、势 (1)弹簧为轻质弹簧，不计弹簧的质量，可认为 势能、 能、机械能均相等 质量集中于小球 机械能 ②物体经过关于O点对称的两点（如C点 (2)不计摩擦阻力和空气阻力， 的对称 与D点)时的动能、势能、机械能均相等 (3)小球从平衡位置被拉开的距离在弹簧弹性 【例题1】（多选）如图所示的弹簧振子，O点为它 限度内 的平衡位置，关于振子的运动，下列说法正确 2.弹簧振子的振动分析 的是 (1)位移及其变化 位移指相对平衡位置的位移，由平衡位置指向 小球所在的位置.当小球从平衡位置向最大位 移处运动时，位移增大：反之，位移减小 A.振子从A点运动到C点时位移大小为 (2)速度及其变化 OC,方向向右 小球在平衡位置处速度最大，在最大位移处速 B.振子从C点运动到A点时位移大小为 度为零.小球由平衡位置向最大位移处运动 CA,方向向右 时，速度减小：反之，速度增大 C.振子从A点运动到C点的过程中，速度在 增大，加速度在减小 (3)涉及加速度变化的图像问题 D.振子从A点运动到O点的过程中，速度先 不论是水平弹簧振子还是竖直弹簧振子，均满 增大后减小，加速度先减小后增大 足：在平衡位置处所受的合力为零，加速度为 思维导引：(1)不管振子初始时刻位置在哪， 零：而在最大位移处所受的合力最大，加速度 振动中的位移都是从平衡位置指向振子所在 最大 的位置.(2)振子向平衡位置移动时，位移减 3.弹簧振子运动过程中的对称性 小，加速度减小，速度增大。 举例：如图所示，物体在A与B之间运动，O点为平 【变式1】（多选）如图所示，一弹簧振子做简谐运 衡位置，C和D两点关于O点对称 动，下列说法正确的是 () 亡行》 时间的 t=t=to=to.h=to=r=to A.若位移为负值，则加速度一定为