第二章 第一节 简谐运动-【正禾一本通】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册同步课堂高效讲义配套课件（人教版2019）

2022版·物理必修第二册 物理·选择性必修第一册 第二章 机械振动 第一节 简谐运动 往复运动 0 忽略 忽略 时间t 平衡 不是 平衡 正弦 正弦 振动 平衡位置 往复 正弦(或余弦) 位移随时间 × √ √ × √ 课标要求 核心素养 通过实验，认识简谐运动的特征 1．物理观念：认识弹簧振子。 2．科学思维：理解简谐运动的位移—时间图像是一条正弦曲线，通过对简谐运动运动学特征的探究过程，加深领悟用图像描绘运动的方法 　高效导学第一步　预习新知，落实必备知识 一、弹簧振子 1．机械振动：物体或物体的一部分在一个位置附近的________称为机械振动，简称振动。 2．平衡位置：弹簧未形变时，小球所受合力为__的位置。 3．弹簧振子：如图，如果球与杆之间的摩擦可以____，且弹簧的质量与小球的质量相比也可以____，我们把小球和弹簧组成的系统称为弹簧振子。 二、弹簧振子的位移—时间图像 1．用横轴表示振子运动的______，纵轴表示振子在振动过程中离开____位置的位移x，描绘出的图像就是位移随时间变化的图像，即x­t图像，如图所示。 2．小球的位移：小球相对____位置的位移。 3．图像的意义：反映了小球位移随时间变化的规律，它____(填“是”或“不是”)小球的运动轨迹。 三、简谐运动 1．定义 如果物体的位移与时间的关系遵从____函数的规律，即它的振动图像(x­t图像)是一条____曲线，这样的振动叫作简谐运动。 2．特点 简谐运动是最简单、最基本的____，其振动过程关于________对称，是一种____运动。 3．简谐运动的图像 (1)简谐运动的图像是振动物体的__________的变化规律。 (2)简谐运动的图像是______________曲线，从图像上可直接看出不同时刻振动质点的位移大小和方向、速度大小和方向的变化趋势。 【概念辨析·试身手】 (1)弹簧振子的平衡位置都在原长处。( ) (2)振动的物体可以做直线运动，也可以做曲线运动。( ) (3)弹簧振子的运动是简谐运动。( ) (4)振子的位移相同时，速度也相同。( ) (5)简谐运动的图像都是正弦或余弦曲线。( ) 　高效导学第二步　课堂探究，培优关键能力 要点一 | 弹簧振子 【要点培优】 1．振动系统看成弹簧振子的条件 (1)弹簧为轻质弹簧，不计弹簧的质量，可认为质量集中于小球。 (2)不计摩擦阻力和空气阻力。 (3)小球从平衡位置被拉开的距离在弹簧的弹性限度内。 2．弹簧振子的振动分析 (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，反之位移减小。 (2)速度及其变化 小球在平衡位置处速度最大，在最大位移处速度为零。小球由平衡位置向最大位移处运动时，速度减小，反之速度增大。 (3)涉及加速度变化的图像问题 不论是水平弹簧振子还是竖直弹簧振子，均满足：在平衡位置处所受的合力为零，加速度为零；而在最大位移处所受的合力最大，加速度最大。 [思考·探究] 如图所示，将弹簧与小球组成一个振动系统。 探究：(1)小球和弹簧组成的系统，在什么情况下可看成弹簧振子？ (2)小球的运动有什么特征？ 提示：(1)一是弹簧的质量和小球相比可以忽略；二是忽略小球与杆之间的摩擦阻力和空气阻力。 (2)小球在平衡位置两侧做等幅振动，其运动关于平衡位置对称。 【应用培优】 [例1] (多选)弹簧上端固定在O点，下端连接一小球，组成一个振动系统，如图所示，用手向下拉一小段距离后释放小球，小球便上下振动起来，关于小球的平衡位置，下列说法正确的是(　　 ) A．在小球运动的最低点 B．在弹簧处于原长时的位置 C．在小球速度最大时的位置 D．在小球原来静止时的位置 解析：选CD。平衡位置是振动系统不振动时，小球(振子)处于平衡状态时所处的位置，可知此时小球所受的重力大小与弹簧的弹力大小相等，即mg＝kx，即小球原来静止的位置，故D正确，A、B错误；当小球处于平衡位置时，其加速度为零，速度最大，C正确。 [训练] 1.(2022·永安三中高二期末)如图，O点为弹簧振子的平衡位置，小球在B、C间做无摩擦的往复运动。在小球从B运动到O的过程中，小球的(　　 ) A．速度不断增大，加速度不断增大 B．速度不断减小，加速度不断增大 C．速度不断增大，加速度不断减小 D．速度不断减小，加速度不断减小 解析：选C。小球做简谐运动，O点为弹簧振子的平衡位置，系统机械能守恒，在O点弹性势能为零，动能最大；在小球从B点向O点运动的过程中，弹力不断减小，故合力减小，加速度减小，速度增大，即小球做加速度不断减小的加速运动，选C。 要点二 | 简谐运动及其图像 【要点培优】 1．简谐运动 简谐