2.1简谐运动 课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

2.1简谐运动 第二章 机械振动 选择性必修第一册 2025届高二物理组制 1.通过实验观察，认识机械振动。会运用理想化方法建构弹簧振子模型。 2.通过观察、分析和推理，证明弹簧振子的位移-时间图像是正弦曲线，会用图像描述简谐振动。 3.经历探究简谐运动规律的过程，能分析数据、发现特点、形成结论。 学习目标 重点 难点 新课导入 知识讲解 随堂练习 拓展延伸 课堂小结 布置作业 水中浮标上下浮动 钟摆来回摆动 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 在某一位置附近做往复性的运动。 新课导入 知识讲解 随堂练习 拓展延伸 课堂小结 布置作业 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。 2.特征： (1)有一个“中心位置”，也是振动物体静止时的位置； (2)运动具有往复性。 你能举出生活中，机械振动的其他例子吗？ O点为平衡位置： 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。 新课导入 知识讲解 随堂练习 拓展延伸 课堂小结 布置作业 新课导入 知识讲解 二、弹簧振子 1.定义:小球和弹簧所组成的系统称作弹簧振子，有时也把这样的小球称做弹簧振子或简称振子。 O点为平衡位置： 物体原来静止时的位置 2.条件: （1）忽略摩擦力等各种阻力； （2）小球看成质点； （3）忽略弹簧质量; （4）弹簧始终在弹性限度内。 理想模型 新课导入 知识讲解 随堂练习 拓展延伸 课堂小结 布置作业 新课导入 知识讲解 二、弹簧振子 实验演示： 水平弹簧振子 竖直弹簧振子 新课导入 知识讲解 随堂练习 拓展延伸 课堂小结 布置作业 新课导入 知识讲解 二、弹簧振子 拓展思考：弹簧振子的平衡位置一定在弹簧的原长位置吗？ 3.平衡位置： 不一定。前文实验演示的竖直弹簧振子，如图所示，用手把钢球向上托起一段距离，然后释放，钢球便上下振动，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的位置。 物体原来静止时的位置 （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。 但并非所有的机械振动在平衡位置都合力为0，例如后面要讲到的单摆运动 新课导入 知识讲解 随堂练习 拓展延伸 课堂小结 布置作业 新课导入 知识讲解 三、弹簧振子位移—时间图像 1、弹簧振子的位移 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。 2）振子在某段时间内的位移：由初位置指向末位置的有向线段。 例如：振子在MM′之间振动，O为平衡位置，振子的在某时刻的位移x情况： O→M: M→O: O→M´: M´→O: x的大小增大，方向始终向右。 x的大小减小，方向始终向右。 x的大小增大，方向始终向左。 x的大小减小，方向始终向左。 新课导入 知识讲解 随堂练习 拓展延伸 课堂小结 布置作业 新课导入 知识讲解 三、弹簧振子位移—时间图像 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． 3）振子在某时刻的位移与在某段时间内的位移的区别 通常说的振子的位移是指某时刻的位移，即振子相对平衡位置的位移。因此在研究振动时，字母x具有双重含义：它既表示小球的位置(坐标)，又表示振子在某时刻的位移。 1、弹簧振子的位移 新课导入 知识讲解 随堂练习 拓展延伸 课堂小结 布置作业 新课导入 知识讲解 三、弹簧振子位移—时间图像 2.图像绘制方法: 1)图象的建立：用横坐标表示物体运动的时间t，纵坐标表示振动物体运动过程中相对平衡位置的位移x，建立坐标系，如图． t /s x 横向 纵向 新课导入 知识讲解 随堂练习 拓展延伸 课堂小结 布置作业 新课导入 知识讲解 三、弹簧振子位移—时间图像 2)图像的获取方式 方法一：手动描图法 以小球的平衡位置为坐标原点，规定水平向右为正方向，横轴为时间 t，纵轴为位移 x。在坐标系中标出各时刻小球球心的位移，用曲线将其连接在一起，得到振动图像，如图所示： 新课导入 知识讲解 随堂练习 拓展延伸 课堂小结 布置作业 新课导入 知识讲解 三、弹簧振子位移—时间图像 2)图像的获取方式 方法二：描图记录法 新课导入 知识讲解 随堂练习 拓展延伸 课堂小结 布置作业 新课导入 知识讲解 三、弹簧振子位移—时间图像 2)图像的获取方式 方法三：频闪照相法 频闪仪每隔0.05s 闪光一次，闪光的瞬间振子被照亮，因此在底片上留下了小球和弹簧的一系列的像