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

第二章 机械振动 粤教版 选择性必修一 第一节 简谐运动 1 高中阶段我们学过的运动形式有哪些？ 按运动轨迹分类： 直线运动 曲线运动 匀速直线运动 变速直线运动 匀变速直线运动 变加速直线运动 抛体运动 圆周运动 平抛运动 斜抛运动 匀速圆周运动 变速圆周运动 复习回顾 秋千的摇荡、摆钟的摆动、琴弦的抖动，这些运动的共同特点是什么？ 秋千 摆钟 琴弦  也称这中心为平衡位置 “往复”意味着具有“周期性”  ①围绕着“中心”位置 ②“往复”运动 “中心”意味着具有“对称性” 知道一次完整的运动情况可推之后的运动情况 3 一、机械振动 1、定义：物体（或者物体的一部分）在某一中心位置（平衡位置）两侧所做的往复运动叫作机械振动，简称振动. 比如：钟摆的摆动，水上浮标的浮动，蒸汽机活塞的往复运动，在微风中树梢的摇摆，振动的音叉、锣、鼓、琴弦等都是机械振动 振动的轨迹可能是直线也可能是曲线； 平衡位置是质点原来静止的位置（一般情况下指物体在没有振动时所处的位置，此位置振动方向上合力为零） 机械振动 判断下列物体的运动是否是机械振动  小球在竖直面内的摆动 小球在两光滑斜面上的滚动 小球在两弹簧作用下的左右运动 小球在桌面上的反弹 (1)平衡位置一定是中心位置？ (2)平衡位置一定都在原长处？ (3)平衡位置处合力一定为零？ 知识深化 平衡位置是质点原来静止的位置（一般情况下指物体在没有振动时所处的位置，此位置振动方向上合力为零） 二、认识简谐运动（以弹簧振子的振动为例） 为什么弹簧和小球的振动越来越弱？ 把一个有孔的小球装在弹簧的一端，弹簧的另一端固定，小球穿在杆上能够自由滑动。把小球拉向右方，然后放开，它就左右运动起来。 ①阻力（空气阻力、摩擦力…） ②弹簧本身的质量 二、认识简谐运动（以弹簧振子的振动为例） 2.理想化条件： （1）不计阻力 （2）弹簧的质量原小于小球质量 （3）小球可看成质点 （4）弹簧始终在弹性限度内 1.弹簧振子： 理想条件下，轻弹簧和小球（即振子）所组成的系统. 二、认识简谐运动（以弹簧振子的振动为例） 1.弹簧振子： 理想条件下，轻弹簧和小球（即振子）所组成的系统. 3.平衡位置: 质点(振子)原来静止的位置 （振动方向上合力为0） 振子的运动是怎样一种运动呢？ 2.理想化条件： （1）不计阻力 （2）弹簧的质量原小于小球质量 （3）小球可看成质点 （4）弹簧始终在弹性限度内 要想了解弹簧振子运动的特点，就要知道它的位置随时间变化的关系 弹簧振子的位移随时间变化规律 振子的位移：指由平衡位置指向某一振动位置的有向线段。 x 都是相对于平衡位置的位移，以平衡位置为坐标原点O，沿振动方向建立坐标轴。规定在O点右边时位移为正，在左边时位移为负。 为正 为负 10 怎样才能得到小球的位置与时刻的关系呢？ 4、振子在振动过程中的运动情况: 二、认识简谐运动（以弹簧振子的振动为例） 位移—时间图象(x－t图象) 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 描点作图法 3t0 6t0 9t0 12t0 -10 10 -20 20 t/s x/mm O 用平滑曲线将各点连接 错啦 弹簧振子的位移—时间图象 4、振子在振动过程中的运动情况: 将振子安装在光滑水平杆上.把一卷足够宽的白纸放在桌上.在振子上固定一支铅笔(笔头向下，笔尖与纸面轻触)，用其在白纸上记录振子的振动情况.将振子拉离平衡位置一定距离后让其振动.等振动稳定后，匀速拉动白纸.观察白纸上的痕迹，根据所学的函数知识，判断它是什么函数的图像，这个图像又代表什么？ 二、认识简谐运动（以弹簧振子的振动为例） 怎样才能得到小球的位置与时刻的关系呢？ 位移—时间图象(x－t图象) 描图记录法 笔 描图记录法 14 沙漏 描图记录法 x t 底片匀速运动方向 频闪照相分析： 摄像底片做匀速运动，底片运动的距离与时间成正比。因此，可用底片运动的距离代表时间轴，振子的频闪照片反映了不同时刻振子离开平衡位置的位移，也就是位移随时间变化的规律。 特点： 时间间隔相等 底片匀速运动 描图记录法 位移传感器 描图记录法 二、认识简谐运动（以弹簧振子的振动为例） 20 -20 t/s x/cm 0 1 2 3 4 5 6 7 思考2：图像是不是振子的运动轨迹？ 思考1：怎么定义简谐振动？ 4、振子在振动过程中的运动情况: ！！！图像不是振子的运动轨迹！！！ 振子的位移-时间函数为正弦或者余弦函数,具有这种特征的运动叫作简谐运动. 振子位移随时间的图像 正弦曲线 4、振子在振动过程中的运动情况: （3）全振动：振