第2章 1. 简谐运动(学案)-【成才之路】2023-2024学年高中新教材物理选择性必修第一册同步学习指导(人教版2019)

第二章　 机械振动 １. 简谐运动 目标体系构建 明确目标􀅰梳理脉络　 学习目标 　 　 １. 初步形成简谐运动的概念ꎮ ２. 通过对弹簧振子的分析ꎬ理解简谐运动这 一理想化模型ꎮ ３. 通过对弹簧振子的 ｘ － ｔ 图像的绘制ꎬ理解 简谐运动的特点ꎮ ４. 养成观察、分析、猜想验证的良好习惯ꎮ 思维脉络 简谐运动— —弹簧振子— —平衡位置 —机械振动 —位移—时间图像 —简谐运动及其图像 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 课前预习反馈 教材梳理􀅰落实新知　 知识点 １ 机械振动与弹簧振子 　 　 １.机械振动 (１)定义:物体(或物体的一部分)总是在某 一位置附近的　 　 往复运动　 ꎬ叫机械振动ꎬ简称 振动ꎮ (２)特征:第一ꎬ有一个“中心位置”ꎬ即 　 　 平衡　 位置ꎬ也是振动物体静止时的位置ꎻ第二ꎬ 运动具有　 　 往复性　 ꎮ ２.弹簧振子 (１)弹簧振子:弹簧振子是指 　 　 小球 　 和 　 　 弹簧　 所组成的系统ꎬ是一种　 　 理想化　 物理模型ꎮ (２)振子模型:常见的有水平弹簧振子和竖 直弹簧振子ꎮ 如图所示ꎬ图甲中球与杆之间的摩 擦力及空气阻力可以　 　 忽略　 ꎬ且弹簧的质量 与小球的质量相比可以　 　 忽略　 ꎮ 知识点 ２ 弹簧振子的位移—时间图像 　 　 １.建立坐标系 以小球的　 　 平衡位置　 为坐标原点ꎬ沿着 　 　 它的振动　 方向建立坐标轴ꎮ 规定小球在平 衡位置　 　 右边　 时它对平衡位置的位移为正ꎬ在 　 　 左边　 时为负(以水平弹簧振子为例)ꎮ 　 　 ２.位移—时间图像 横坐标表示振子振动的 　 　 时间 　 ꎬ纵坐标 表示振子相对　 　 平衡位置　 的位移ꎮ ３.物理意义 反映了振子的　 　 位移　 随　 　 时间　 的变 化规律ꎮ 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 045 知识点 ３ 简谐运动及其图像 　 　 １.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ꎬ即它的振动图像(ｘ － ｔ 图像)是一条　 　 正弦　 曲线ꎬ这样的振动叫作简 谐运动ꎮ (２)特点:①简谐运动是最　 　 基本　 、最简 单的振动ꎮ ②简谐运动的位移随时间按正弦规律变化ꎬ 所以它不是匀变速运动ꎬ是变力作用下的　 　 变 加速　 运动ꎮ 　 　 ２.简谐运动的图像 　 　 (１)形状:正(余)弦曲线ꎬ 如图所示ꎮ (２)物理意义:表示振动的质点在不同时刻 偏离　 　 平衡位置　 的位移ꎬ是位移随时间的变 化规律ꎮ (３)获取信息:从图像上可直接看出不同时 刻振动质点的　 　 位移　 大小和方向ꎮ 思考辨析 　 『判一判』 (１)弹簧振子是一种理想化的物理模型ꎮ ( √ ) (２)弹簧振子的平衡位置都在原长处ꎮ ( × ) (３)平衡位置即速度为零时的位置ꎮ ( × ) (４)振子的位移 － ５ ｃｍ 小于 １ ｃｍꎮ ( × ) (５)简谐运动的轨迹是一条正弦(或余弦)曲线ꎮ ( × ) (６)简谐运动是一种匀变速直线运动ꎮ ( × ) 『选一选』 　 　 如图所示ꎬ一弹性小球被水平抛 出ꎬ在两个互相竖直平行的平面间运 动ꎬ小球落在地面之前的运动 ( Ｄ ) 　 　 Ａ. 是机械振动ꎬ但不是简谐运动 Ｂ. 是简谐运动ꎬ但不是机械振动 Ｃ. 是简谐运动ꎬ 同时也是机械 振动 Ｄ. 不是简谐运动ꎬ也不是机械振动 『想一想』 　 　 如图所示的三个图线分别是用不同的传感器 测出的不同物体的振动图线ꎮ 从三个图线可知ꎬ 这三个物体的振动有什么共同特点? 三个振动物 体中ꎬ最简单的振动是哪一个? 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 课内互动探究 细研深究􀅰破疑解难　 理想化模型与质点 探究􀈀 情 境 导 入 　 　 图中小球和弹簧组成的系统在什么情况下可 看成弹簧振子? 在可看成弹簧振子的情况下ꎬ小 球的运动有什么特征? 要 点 提 炼 　 　 １.实际物体看作理想振子的条件 (１)弹簧的质量比小球的质量小得多ꎬ可以 认为质量集中于振子(小球)ꎻ (２)构成弹簧振子的小球体积足够小