第二章 1.简谐运动及其图像-【金版新学案】2023-2024学年新教材高二物理选择性必修第一册同步课堂高效讲义配套课件（教科版）

1．简谐运动及其图像 　　　 第二章　机械振动 核心素养目标 物理 观念 知道机械振动、平衡位置、简谐运动的概念；理解全振动、振幅、周期、频率及相位的概念。 科学 思维 理解振动图像；会分析简谐运动中位移、速度、加速度的变化规律；理解振幅、周期、频率及相位的意义及特点；知道简谐运动位移表达式的意义及应用。 科学 探究 学会利用弹簧振子的频闪照片，获取简谐运动的图像。 科学 态度 与责任 养成观察、比较、归纳分析的良好习惯。 合作探究 素能提升 新知导学 夯实基础 素养培优专栏 课时精练 随堂演练 对点落实 内 容 索 引 新知导学 夯实基础 索引 一、机械振动　简谐运动 1．机械振动：物体(或物体的某一部分)在某一位置______所做的往复运动，叫作机械振动，通常简称为振动，这个位置称平衡位置。 2．简谐运动 (1)弹簧振子 将弹簧上端固定，下端连接一个小球，小球可在竖直方向上运动。弹簧的质量比小球的质量小得多，可以忽略不计，若不计空气阻力，这样的系统称为弹簧振子，其中小球称为振子。 知识梳理 两侧 (2)位移—时间图像 建立坐标系，横轴代表_______，纵轴代表小球_____________________，它就是小球在平衡位置附近往复运动的位移－时间图像，称为弹簧振子的振动图像。 (3)简谐运动 如果质点的位移与时间的关系严格遵从__________的规律，即它的振动图像是一条__________，这样的运动叫作简谐运动。 时间t 相对平衡位置的位移x 正弦函数 正弦曲线 二、描述简谐运动的物理量 1．振幅 (1)定义：振子离开平衡位置的__________，用A表示，单位为米(m)等。 (2)振动范围：振动物体运动的范围为振幅的两倍。 (3)物理意义：振幅是表示振动强弱的物理量。 2．全振动：如下图，如果振子由B点经O点运动到B′点，又由B′点经O点回到B点，我们就说振子完成了一次全振动。 最大距离 3．周期和频率 内容 周期 频率 定义 振子完成一次________所需要的时间，用T表示 完成________的次数与所用时间之比，用f表示 单位 ____(s) ______(Hz) 物理含义 表示__________的物理量 关系式 T＝ 4.相位：表示振动步调的物理量。 全振动 全振动 秒 赫兹 振动快慢 三、简谐运动的表达式 简谐运动的表达式为x＝Asin(ωt＋φ0)＝Asin ＝Asin(2πft＋φ0)。 A表示振动的______。 T和f分别表示物体振动的周期和频率。 2πft＋φ0是简谐运动的相位，φ0表示t＝0时的相位，叫作初相位，简称______。 振幅 初相 1．判断正误 (1)振幅是指振子的位移。( ) (2)振子从平衡位置出发到又回到平衡位置的时间为一个周期。( ) (3)始末速度相同的一个过程一定是一次全振动。( ) (4)回复力的方向总是与速度的方向相反。( ) (5)水平弹簧振子运动到平衡位置时，回复力为0，系统的能量一定为0。( ) (6)回复力变大时，弹簧振子的速度变小。( ) 自主检测 × × × × × √ 2．链接实景 如图所示，弹簧的一端固定在木板上，另一端连接小球，当我们把小球拉离平衡位置释放后： (1)小球的受力满足什么条件才会做简谐运动？ 提示：弹簧的质量相对于小球的质量、木板的摩擦力可以忽略不计时小球会做简谐运动。 (2)振动过程中系统中能量转化有什么特点？ 提示：振动过程中，如果忽略木板的摩擦力作用，弹簧的弹性势能与小球的动能相互转化，而且系统的机械能守恒；实际中由于摩擦力的作用，系统的机械能逐渐减少，转化为内能，最终系统停止振动。 索引 合作探究 素能提升 索引 如图所示，把一个有孔的小球装在弹簧的一端，弹簧的另一端固定，小球穿在光滑的杆上，能够自由滑动。小球和弹簧所组成的系统称作弹簧振子。将振子从A点由静止释放，仔细观察它们的运动特点。 (1)为什么说弹簧振子是一种理想化模型？ 提示：弹簧振子的运动中不计阻力，而且弹簧的质量与小球相比可以忽略，故是一种理想化模型。 情境导思 知识点一　弹簧振子与简谐运动的运动特征 (2)弹簧振子的位移始点是哪个点？如何表示其位移？ 提示：位移的起点在平衡位置；振动物体的位移x用从平衡位置指向物体所在位置的有向线段表示。 1．弹簧振子看作理想化模型的条件 (1)弹簧的质量比振子的质量小得多，可以认为质量集中于振子； (2)阻力(摩擦力及空气阻力)足够小； (3)振动中，弹簧形变始终处于弹性限度内。 要点归纳 2．简谐运动的位移 (1)振动位移与运动物体在某一时间内的位移的区别 振动位