2.1 简谐运动 导学案-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 知识目标:1.了解什么是机械振动、简谐运动。2.正确理解简谐运动x-t图象的物理含义。3.简谐运动的图象是⼀条正弦或余弦曲线 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，叫做机械振动，通常简称为振动． 2．简谐运动 (1)弹簧振子：在__________的水平杆上套着一个小球，弹簧一端固定，另一端连接在小球上，小球可以在杆上滑动．小球和水平杆之间的_____忽略不计，弹簧的质量与小球相比，也可忽略不计．把小球和弹簧组成的系统称为_________，其中的小球常称为______． (2).平衡位置：弹簧未形变时，小球所受合力为______,处于平衡位置 (3)回复力 当弹簧振子的小球偏离平衡位置时，都会受到一个________的力，这种力叫做回复力． 理解： 简谐运动回复力的性质及来源 a)回复力是根据力的作用效果命名的，其方向总是指向平衡位置，作用总是要把物体拉回到平衡位置． b)回复力的来源可以是一个力，也可以是多个力的合力，还可以由某个力的分力提供． (4)简谐运动 如果物体所受的力与它偏离平衡位置的位移大小成______，并且总指向________，则物体所做的运动叫做_______运动．弹簧振子的振动是_______．做简谐运动的振子称为谐振子． 探究： 如图甲所示，水平方向的弹簧振子． 如图乙所示，竖直方向的弹簧振子． 如图丙所示，m随M一起振动． 分析： 一.简谐运动的回复力、加速度、速度、动能的变化规律 (1)回复力、加速度 向着平衡位置运动，越来越_______；平衡位置处为_____，最大位移处_____． (2)速度、动能 向着平衡位置运动，越来越_______；平衡位置处________，最大位移处______． 二．物体做简谐运动时的位移 (1)位移的规定 简谐运动中的位移是从_________指向振子___________的有向线段，在振动中，不管振动质点初始时刻的位置在哪儿，振动中的位移都是从平衡位置开始指向振子所在的位置． (2)位移的方向 简谐运动中的位移也是矢量，规定正方向后，若振动质点偏离平衡位置的位移与规定的正方向相同，位移为_____，与规定的正方向相反，位移为_______． 三．理解简谐运动的对称性 如图所示，物体在A与B间运动，O点为平衡位置，C、D两点关于O点对称，则有： (1)时间的对称：tOB＝tBO＝tOA＝tAO，tOD＝tDO＝tCO＝tOC，tDB＝tBD＝tAC＝tCA. (2)速度的对称 ①物体连续两次经过同一点(如图中的D点)的速度大小______，方向________． ②物体经过关于O点对称的两点(如图中的C与D两点)的速度大小相等，方向________相同，也________相反． (3)位移、回复力、加速度对称 ①物体连续两次经过同一点(如图中的D点)的位移、回复力、加速度大小_________，方向_________． ②物体经过关于O点对称的两点(如图中的C与D点)的位移、回复力、加速度大小_________，方向_________． 四. 简谐运动图象 如果质点的位移与时间的关系遵从___________的规律,即它的振动图象(x-t图象)是一条________曲线,这样的振动叫做简谐运动,简谐运动是最________、最________的振动。振动图象不是简谐运动物体的运动轨迹。它表示振动的质点(1个)在各________的________。 如图点P1坐标是（t1,x1)，并不表示t1时刻质点在P1点，而是表示在t1时刻质点离开平衡位置，处在正方向上位移为x1处. 巩固练习 1.（多选）下列运动属于机械振动的是（　　） A．说话时声带的运动 B．弹簧振子在竖直方向的上下运动 C．体育课上同学进行25米折返跑 D．竖立于水面上的圆柱形玻璃瓶的上下运动 2.（多选）关于机械振动的位移和平衡位置，以下说法中正确的是（　　） A．做机械振动的物体必有一个平衡位置 B．机械振动的位移总是以平衡位置为起点的位移 C．机械振动的物体运动的路程越大，发生的位移也越大 D．机械振动的位移是指振动物体偏离平衡位置最远时的位移 3.做简谐运动的物体先后运动到同一位置时，下列各物理量不同的是（　　） A．加速度 B．速度 C．动能 D．势能 4．对于做简谐运动的弹簧振子，下述说法正确的是（　　） A．振子通过平衡位置时，加速度最大 B．振子在最大位移处时，速度最大 C．振子在连续两次通过同一位置时，位移相同 D．振子连续两次通过同一位置时，动量相同 5．做简谐运动的弹簧振子除平衡位置外，在其他所有位置时，关