2.1.1 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 第一节 简谐运动 学习目标 1、了解什么是机械振动，什么是简谐运动. 2、正确理解简谐运动x-t图象的物理意义。 3、知道简谐运动的图象是⼀条正弦或余弦曲线 复习回顾 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 这些运动的共同特点是什么？ 观察分析 一、认识机械振动 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＿＿运动叫做机械振动，简称振动。 2.特点： 往复运动—— 具有＿＿性、＿＿性。 【注意】物体＿＿时所处的位置叫平衡位置。 往复 往复 周期 静止 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 物体的运动： 振动方向的受力： 相互转化的能量： 小车、弹簧 弹簧弹力、阻力 内能、小车动能、弹簧动能 小组讨论：能否参考之前研究运动的方法，简化弹簧小车这个研究对象，让运动更简单。 1.概念：小球和弹簧所组成的系统称作弹簧振子，其中的小球称做振子。 实验探究——弹簧振子 2.分类：水平弹簧振子 竖直弹簧振子 【注意】弹簧振子不一定只在水平面内运动，但却是理想化模型。 (1)不计阻力，小球看成＿＿； (2)弹簧的质量与小球相比可以＿＿； (3)弹簧的形变在＿＿＿＿内。 实验探究——弹簧振子 质点 忽略 弹性限度 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。 物体做机械振动时，所受的合力有什么特点？ O A B C D O A B C D O A B C D O A B C D O A B C D O A B C D O A B C D O B C D A x x x x x x F F F F F F 总是指向平衡位置 实验探究——弹簧振子 2.特点：振子在运动过程中水平方向只受弹力作用，这个弹力的方向跟振子偏离平衡位置O的位移方向＿＿，总指向＿＿位置，它的作用是使振子＿＿＿＿＿位置，这个力叫回复力。 振子所受回复力F的大小跟振子 偏离平衡位移的位移x的大小成＿＿， 即＿＿＿，负号表示回复力的方向跟 振子偏离平衡位置的位移方向＿＿。 3.结论：物体在这种情况下的振动，叫＿＿＿＿。 实验探究——弹簧振子 相反 平衡 能返回平衡 正比 F=-kx 相反 简谐运动 【说明1】对一般的简谐运动，由于回复力不一定是弹簧的弹力，所以k不一定是＿＿＿＿而是回复力与位移的＿＿＿＿。 【说明2】回复力是按力的＿＿＿＿命名的。 ①回复力可以是弹力，也可以是其它力; ②回复力可以是某一个力，或几个力的 合力，或者某个力的分力。 实验探究——弹簧振子 比例系数 作用效果 劲度系数 二、认识简谐运动 描绘弹簧振子的运动图像 用横坐标表示物体运动的时间t，纵坐标表示振动物体运动过程中相对平衡位置(原点O)的位移x(规定在O点右边为正)，建坐标系 怎样才能得到小球的位移与时间的关系？ 毛笔描迹法 　　振动图像反映了振子的位移随时间的变化规律。小球的位置坐标反映了小球相对于平衡位置的位移。 二、认识简谐运动 1.全振动：如右图，振子经历B→O→B’→O→B路径的一个＿＿＿＿过程叫一次全振动。 2.简谐运动：如中图，振子一直在平衡位置附近振动，每个全振动中偏离平衡位置的最大距离和需要的时间都＿＿，振子的位移—时间函数为＿＿＿＿＿＿＿＿，我们把具有这种特征的运动叫做简谐运动。 不变 正弦或者余弦函数 完整振动 二、认识简谐运动 3.振幅：物体振动时离开平衡位置的＿＿＿＿叫做振动的振幅。 4.周期：物体完成＿＿＿＿＿所需 要的时间叫做振动的周期，用 T 表示。 5.频率：物体在一段时间内全振动 的＿＿与所用＿＿之比叫做振动的频率，用 f 表示。 【说明】对一般的周期与频率之间的关系是＿＿＿＿。 最大距离 一次全振动 次数 时间 T·f＝1 归纳：从简谐振动图像中看到的量 ①任意时刻对平衡位置的位移或位