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 选择性必修 第一册 第二章 思远物理 思远物理 生活中还有哪些类似的例子？ 思远物理 这些运动有什么共同的特点？ “对称性” “周期性” 思远物理 一、机械振动 1、定义：物体或物体的一部分在某一位置附近的往复运 动。 2、特点：某一位置——“对称性” 往复运动——“周期性” 研究运动的方法是通用的 思远物理 运动（v） 能量（E） 受力（F） 研究角度 研究运动的顺序是从简单到复杂 思远物理 既简单又能体现机械振动运动规律 思远物理 谁在运动？ 小车为什么会停下来？ 哪些能量在参与转化？ 思远物理 物体的运动：小车、弹簧 振动方向的受力：弹簧弹力、阻力 相互转化的能量：弹性势能、内能、小车动能、弹簧动能 “弹簧小车”还是较为复杂 能否简化这一研究对象？ 思远物理 小车可以看成质点吗？ 小车怎样才能持续运动？ 考虑弹簧的质量会给研究带来什么困难？ 运动简化 能量简化 受力简化 弹簧小车 质点运动 忽略阻力 忽略弹簧质量 小车平动 气垫导轨 轻质弹簧 思远物理 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。 水平弹簧振子 竖直弹簧振子 弹簧振子的位移原点该如何确定？ 思远物理 已知O点为弹簧振子振动方向合力为零位置（平衡位置），OA和OB间距离都为3cm,分别取O点和A点为坐标原点，小球运动至A、B两点时的位移各是多少？ 哪种方式描述位移比较好？ 思远物理 2、振子的位移：从平衡位置指向振动质点所在位置的有向线段。 如何描绘出弹簧振子的位移随时间变化的关系图像？ 思远物理 O→B B→O O→A A→O 运动方向 位移方向 位移大小 向右 向右 增大 向左 向右 减小 向左 向左 增大 向右 向左 减小 猜想并画出弹簧振子的x-t图像？ 思远物理 打出的点迹可以直接用来表示振子位移和时间的关系吗？ 如何有效地区分出不同时刻的位置？ 距离轴代替时间轴（等效法） 思远物理 弹簧振子的频闪照片 思远物理 用连拍的方法得到图像 思远物理 思远物理 位移和时间之间的函数关系是怎样的呢？ 方法一 验证法: 假定是正弦曲线，测量它的振幅和周期，写出对应的表达式，然后在曲线中选择若干个位置，用刻度尺在图中测量它们的横坐标和纵坐标，代入所写出的正弦函数表达式中进行检验，看一看这条曲线是否真的是一条正弦曲线。 方法二 拟合法: 在图中，测量各个位置的横坐标和纵坐标，把测量值输入计算机中作出这条曲线，然后按照计算机提示用一个周期性函数拟合这条曲线，看一看弹簧振子的位移—时间的关系可以用什么函数表示。 思远物理 思远物理 思远物理 sinx 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150 155 160 165 170 175 180 185 190 195 200 205 210 215 220 225 230 235 240 245 250 255 260 265 270 275 280 285 290 295 300 305 310 315 320 325 330 335 340 345 350 355 360 0 0.0871557427476582 0.17364817766693 0.258819045102521 0.342020143325669 0.422618261740699 0.5 0.573576436351046 0.642787609686539 0.707106781186547 0.766044443118978 0.819152044288992 0.866025403784439 0.90630778703665 0.939692620785908 0.965925826289068 0.984807753012208 0.996194698091746 1 0.996194698091746 0.984807753012208 0.965925826289068 0.939692620785908 0.90630778703665 0.866025403784439 0.819152044288992 0.766044443118978 0.707106781186548 0.642787 609686539 0.573576436351046 0.5 0.422618261740699 0.342020143325669 0.258819045102521 0.17364817766693 0.08