2.1 机械振动 简谐运动（2课时）课件-2024-2025学年高二上学期物理沪科版（2020）选择性必修第一册

2.1 机械振动 简谐运动 第一课时 这些运动有哪些主要共同特征？ 往复运动 中心位置 一、机械振动 一、机械振动 概念 物体在某一中心位置附近所做的往复运动 二、物体为什么会振动？ 二、物体为什么会振动？ 受力分析 F弹 F弹 F弹 F弹 F弹 F弹 回复力：指向中心位置的力，效果力 平衡位置：F回=0的位置 条件：存在指向平衡位置的回复力（F回为效果力；平衡位置F回为零） 弹簧振子 理想化模型 在一根水平的光滑金属杆上穿一根轻质螺旋弹簧，弹簧一端固定，另一端和一个质量为m的带孔的小球（振子）相连接，这样就构成了一个弹簧振子 典型实例——弹簧振子的机械振动 课堂练习 1、小球在光滑的斜面上往复运动，如图所示（斜面底部连接顺滑），小球的运动是振动吗？什么力充当了回复力？ G FN G1 G2 G FN 2、公交车在两站之间来回运动 课堂练习 如图，使物体浮于水面上，用手向下轻按物体，放手后物体的运动是机械振动吗？如果是，什么力充当了回复力？ 三、弹簧振子是如何运动的？ 全振动 做振动的质点从某位置出发第一次回到该位置，并保持出发时相同运动方向的过程。 振动质点离开平衡位置的位置变化。 即振动的位移始终以平衡位置为起点 振动的位移 三、弹簧振子是如何运动的？ 找一找 在右图中，寻找振子完成一个全振动的两个时刻。 三、弹簧振子是如何运动的？ 根据右图，请列表分析一次全振动的过程中振动位移、回复力、加速度、速度的变化情况。 三、弹簧振子是如何运动的？ 振动位移：振子偏离平衡位置的位移，是矢量。 小球位置 振动位移X 回复力F 加速度a 速度v 大小变化 方向 大小变化 方向 大小变化 方向 大小变化 方向 O👉B 增大 向左 增大 向右 增大 向右 减小 向左 B👉O 减小 向左 减小 向右 减小 向右 增大 向右 O👉C 增大 向右 增大 向左 增大 向左 减小 向右 C👉O 减小 向右 减小 向左 减小 向左 增大 向左 在振动过程中，可以看到振动位移、回复力、加速度合速度都在不断发生周期性变化 课堂练习1 如图，振子小球的振动位移、回复力、加速度合速度在什么位置最大？在什么位置最小？为什么？ 课堂练习2 关于某振子的运动，下列说法中正确的是（ ） A. 振子通过平衡位置时，速度最大，加速度最大 B. 若振子振动过程中加速度增大，则这段时间内振子速度与加速度方向一致 C. 振子每次通过平衡位置时，加速度不一定相同，速度也不宜帝国相同 D. 振子每次通过同一位置时，其速度不一定相同，但加速度一定相同 D 温故知新 第二课时 实例分析 如图所示弹簧振子的振动过程，回答以下问题： （1）当振子先后连续两次经过同一位置C点时的振动位移、回复力、速度和加速度是否相同？ （2）当振子先后同方向经过与平衡位移O对称的C、D两点时上述物理量是否相同？ （3）当振子由平衡位置向最大位移处运动时，各物理量如何变化？ S F回 a v v F回 S a 四、如何描述振动？ 画一画 请利用教材P14图4-25，用光滑曲线连接各时刻小球球心的位置。 四、如何描述振动？ 想一想 该图像类似数学中的什么曲线？图像反映的含义是什么？ t O x 四、如何描述振动？ 图像 振动位移-时间图像通常叫做振动图像，是对振动的一种形象描述。 四、如何描述振动？ 观察下图，通过心电图说说在两段时间t内，心脏搏动的异同？ 周期 物体完成一次全振动所需的时间，符号T，单位s。 频率 单位时间内完成全振动的次数，符号f，单位Hz。 拓展联想 匀速圆周运动和振动都是周期运动，它们之间有什么联系？ 小球沿半径为r的圆周按照顺时针方向做匀速圆周运动，小球在水平直线上的投影就在该直线上做振动。 小球做匀速圆周运动的周期与它的投影振动的周期相等 常见振动的频率 课堂练习 假设蚊子翅膀振动在1.2s时间内完成了480次，求蚊子翅膀振动的周期和频率多大？ 四、如何描述振动？ 观察 观察两摆球的振动过程，你发现了什么？除了周期（频率）还有什么不同的特征？ 振幅 物体在振动过程中，离开平衡位置的最大距离，符号A，单位m。 四、如何描述振动？ 物理量 振幅 周期 频率 意义 描述振动强弱 描述振动快慢 定义 物体振动过程中，离开平衡位置的最大距离 物体完成一次全振动所需的时间 单位时间内完成全振动的次数 符号及单位 符号A，单位m，标量。 符号T，单位是s，标量。 符号f，单位是Hz，标量。 不同振动的物体，振幅、周期和频率往往各不相同；同一振动物体，虽运动过程中速度、加速度周期性变化，但振幅、周期和频率保持不变。 课堂练习 假设蚊子翅膀振动在1.2s时间内完成了480次，翅尖振幅为0.5mm。1.5s内蚊子翅尖由于振动所经过的路程是多少？ 课堂练习 将一水平放置的弹簧振子从平衡位置向右拉开4cm后放手，让它做振动，已知从放手到首次回到平衡位置的时间为0.1s。求： （1）弹簧振子的振幅、周期、频率？ （2）2s内完成全振动的次数？ （3）振子从开始运动经2.5s末的振动位移大小，此时正要哪个方向做怎样的运动？ （4）振子经5s通过的路程？ $$