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

第二章 机械振动 2.1 简谐运动 合肥九中--孙磊 课堂引入 秋千、钟摆的来回摆动，蜜蜂翅膀抖动……在生活中我们会观察到很多类似这样的运动。这些运动有没有共同点呢？ 小狗荡秋千 钟摆来回摆动 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。 观察发现: 上述物体总是在某一位置附近做往复性的运动。 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。 平衡位置 【典例1】下列运动中不属于机械振动的是(　　) A．树枝在风的作用下运动 B．竖直向上抛出的物体的运动 C．说话时声带的运动 D．爆炸声引起窗扇的运动 B 如图 ，把一个有小孔的小球连接在弹簧的一端，弹簧的另一端固定，小球套在光滑的杆上，能够自由滑动。弹簧的质量与小球相比可以忽略。小球运动时空气阻力很小，也可以忽略。弹簧未形变时，小球所受合力为0，处于平衡位置O。把小球拉向右方，然后放开，它就在平衡位置附近运动起来，这就是最简单的机械振动----- 弹簧振子 1.弹簧振子：我们把小球和弹簧组成的系统称为弹簧振子，小球称为振子。 2.理想化模型： （2）不计阻力； （3）忽略弹簧的质量； （1）小球看成质点； 二、弹簧振子 （4）弹簧始终在弹性限度内。 3.分类： 水平弹簧振子 竖直弹簧振子 思考：弹簧振子的平衡位置是否一定在原长位置？ 三、弹簧振子的位置与时刻图像 ①频闪照相 底片匀速运动方向 思考：该图像是不是振子的运动轨迹？ 三、弹簧振子的位置与时刻图像 三、弹簧振子的位移与时间图像 t x o t x o 反映振子在某时刻偏离平衡位置的位移不是表示振子的运动轨迹 三、弹簧振子的位移—时间图象 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． 三、弹簧振子的位移—时间图象 2．对图像的理解： (1)任意时刻质点位移的大小和方向。 (2)任意时刻速度的大小和方向。 (3)任意时刻质点的速度、加速度、位移的变化情况。 ②匀速拉动法 【典例2】.如图所示某质点的振动图像。根据图像中的信息，回答下列问题。 （1）质点离开平衡位置的最大距离有多大？ （2）在1.5s和2.5s这两个时刻，质点向哪个方向运动？ （3）质点相对于平衡位置的位移方向在哪些时间内跟它的瞬时速度的方向相同在哪些时间内跟瞬时速度的方向相反？ （4）质点在第2s末的位移是多少？ （5）质点在前2s内运动的路程是多少？ 四、简谐运动 2.图象意义:表示一个振子不同时刻所在的位置或者一个振子位移随时间的变化规律。 1、定义：如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图象（x—t图象）是一条正弦曲线，这样的振动叫做简谐运动。 【典例3】（多选）一个质点以O点为平衡位置做简谐运动,位移随时间变化的图像如图,a、b、c、d表示质点在不同 时刻的相应位置,则（　） A．质点通过位置c时速度最大,加速度为零 B．质点从位置a到位置c和从位置b到位置d所用时间相等 C．质点从位置a到位置b和从位置b到位置c的平均速度相等 D．质点通过位置b和通过位置d时速度方向相同 【正确答案】ABD Lavf58.20.100 Lavf57.62.100 $$