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

高中选择性必修第一册 第二章 机械振动 第1节 简谐运动 思考：高中以来学过哪些运动形式？ a恒定： a变化： 直线运动（如自由落体运动） 曲线运动（如平抛运动） 曲线运动（如匀速圆周运动） 直线运动 一、机械振动 1、定义：物体在一个位置附近的往复运动。 2、特点： （1）有一个中心位置：平衡位置（振动物体静止时的位置） （2）对称性：关于平衡位置对称 （3）周期性——往复运动 二、弹簧振子——理想化模型 1、概念：小球和弹簧所组成的系统称作弹簧振子，有时也称振子。 2、理性化模型： （1）不计阻力 （2）弹簧的质量与小球相比可以忽略。 （3）小球看成质点 研究弹簧振子的运动 平衡位置： 位移：由平衡位置指向振子所在位置的有向线段. 三、弹簧振子的位移——时间图像 弹簧振子的频闪照片: 频闪仪每隔0.05 s闪光一次，闪光的瞬间振子被照亮，从而得到闪光时小球的位置，相邻两个位置之间的时间相隔为0.05 s。拍摄时底片从下向上匀速运动，因此在底片上留下了小球和弹簧的一系列的像。 1.实验过程： 在一张白纸上画一条直线，作为弹簧振子的平衡位置，然后贴到墙上，让小球静止时处于这条线上，向下拉动小球到某一位置开始运动。 2.实验处理： 处理的到的视频，一般的手机都有自带的视频编辑功能，把视频下的每一帧画面截图下来，就得到了振子运动轨迹。 实验：用手机拍摄竖直方向弹簧振子的运动录像 实验：用手机拍摄竖直方向弹簧振子的运动录像 视频编辑可以把一帧一帧的画面向右平铺排列，可以在同一个画面上看到钢球在各个不同时刻的位置。 是正弦图像吗？你用什么方法来检验？ 方法二 拟合法: 在图中，测量小球在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，看一看弹簧振子的位移—时间的关系可以用什么函数表示。 结论：弹簧振子的振动图像是一条正弦曲线。 弹簧振子的x-t图像是它的运动轨迹吗？ 四、简谐运动 1.定义： 如果物体的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图像（x-t 图象）是一条正弦曲线，这样的振动是一种简谐运动（simple harmonic motion）。 2、特点： 简谐运动是最简单最基本的机械振动，其振动过程关于平衡位置对称，是一种周期性的往复运动. 对图像的理解： 从简谐运动图象得出什么？ A到O到B过程中位移、速度、加速度如何变化？ 某一弹簧振子的振动图象如图所示，则由图象判断下列说法正确的是（ ） A.振子偏离平衡位置的最大距离为10 cm B.1s到2s的时间内振子向平衡位置运动 C.1s时和3s时振子的位移相等，运动方向也相同 D.振子在2 s内完成一次往复性运动 解析：由图可知振子偏离平衡位置的最大位移为10cm，A对；1s到2s的时间内振子从正向最大位移处到达平衡位置处，B对；1s时和3s时振子的位移大小相等，方向相反，C错；振子在4s内完成一次往复性运动，D错。 五、练习 AB $$