2.1-2.2 简谐运动及描述 课件-2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

该高中物理课件聚焦机械振动主题，系统涵盖简谐运动的定义、弹簧振子模型、位移-时间图像及描述物理量（振幅、周期等）。课堂通过小球往复运动等实例观察对比导入，从生活现象到理想化模型，再到定量描述，构建递进式学习支架。 其亮点在于注重模型建构（弹簧振子理想化模型）和科学探究（测量小球振动周期实验），通过生活实例抽象物理概念，培养运动观念和科学思维。随堂练习巩固知识，助力学生提升抽象思维与实验能力，为教师提供结构化教学资源，便于实施素养导向教学。

第二章 机械振动 2.1 简谐运动 小球的往复运动 蜜蜂翅膀抖动 摆钟摆动 观察对比，总结规律 不倒翁的摆动 秋千的摆动 这些运动的共同点是什么？ 竖直弹簧振子 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，叫机械振动，简称振动。 机械振动 2、特点： （1）有一个平衡位置；也是振动物体静止时的位置； （2）具有往复性、周期性。 注：平衡位置合外力不一定等于零。 1、判断下列运动是否属于机械振动？ 总结：有平衡位置，周期性、往复性。 随堂练习 √ √ √ 掌握简谐运动振幅的物理意义。  水平弹簧振子 一、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，是一种理想化模型。 (2)振子模型：常见的有水平弹簧振子和竖直弹簧振子。图中球与杆之间的摩擦力及空气阻力可以忽略，且弹簧的质量与小球的质量相比可以忽略。 竖直弹簧振子 二、弹簧振子的位移—时间图像 二、弹簧振子的位移—时间图像 1.位移：从平衡位置指向阵子所在位置的有向线段。 表示方法：以阵子的平衡位置为坐标原点，沿着它的振动方向建立坐标轴。 规定小球在平衡位置右边时它对平衡位置的位移为正，在左边时为负(以水平弹簧振子为例)。 2．位移—时间图像 横坐标表示振子振动时间，纵坐标表示振子相对平衡位置的位移。 物理意义：反映了振子的位移随时间的变化规律。 3.速度：描述阵子在平衡位置附近振动的快慢。 问题：阵子在哪个位置速度最大？ 在哪个位置速度为零？ 正弦函数曲线 最大位移处 平衡位置 三、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图像)是一条正弦曲线，这样的振动叫作简谐运动。 (2)特点：①简谐运动是最基本、最简单的振动。 ②简谐运动的位移随时间按正弦规律变化，所以它不是匀变速运动，是变力作用下的变加速运动。 问题：阵子在哪一点加速度最大？ 在哪一点加速度最小？ 平衡位置 最大位移处 (1)形状：正(余)弦曲线，如图所示。 (2)物理意义：表示一个振动的质点在不同时刻偏离平衡位置的位移，是位移随时间的变化规律。 (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。 三、简谐运动的图像 随堂练习 2、关于机械振动的位移和平衡位置，以下说法正确的是(　　) A．平衡位置就是物体所受合力为零的位置 B．机械振动的位移总是以平衡位置为起点的位移 C．机械振动的物体运动的路程越大，发生的位移也越大 D．机械振动的位移是指振动物体偏离平衡位置最远时的位移　　　　　 B 随堂练习 ABC 3、(多选)如图甲所示，一弹簧振子在A、B间振动，取向右为正方向，振子经过O点时开始计时，其振动的x－t图象如图乙所示．则下列说法中正确的是( 　　) A．t2时刻振子在A点 B．在t1～t2时间内，振子的位移在增大 C．阵子从A运动到B，位移大小为 ，方向向左。 D．在t2～t4时间内，振子的速度和加速度都先增大后减小。 一、机械振动： 1.定义:物体在平衡位置附近所做的往复运动. 2.特点: 对称性; 周期性. 二、弹簧振子模型： 1.小球看成质点; 2.忽略弹簧质量; 3.忽略摩擦力. 四、简谐运动： 1、定义:质点的位移随时间按正弦规律变化的振动. 2、图象:是一条正弦曲线. 三、振动图像(x--t图象) 横坐标t—时间;纵坐标x—偏离平衡位置的位移. 简谐运动 小结 第二章 机械振动 2.2简谐运动的描述 掌握简谐运动振幅的物理意义。  掌握简谐运动周期、频率的物理意义。  我们已经知道，做简谐运动的物体的位移x与运动时间t之间满足正弦函数关系，因此，位移x的一般函数表达式可写为 x＝Asin（ωt＋φ） 下面我们根据上述表达式，结合图所示情景，分析简谐运动的特点。 弹簧振子的简谐运动 1、认识简谐运动 （1）如右图，振子经历B→O→B’→O→B路径的一个完整振动过程叫一次全振动。 （2）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不变，振子的位移—时间函数为正弦或者余弦函数，我们把具有这种特征的运动叫做简谐运动。 一、 振幅 平衡位置：即静止位置 振子振动范围的大小，就是振幅的两倍2A  意义：振幅是描述振动强弱的物理量，常用字母A表示。 定义：振动物体离开平衡位置的最大距离，叫做振动的振幅，单位是m。 位移：从平衡位置指向阵子所在位置的有向线段。 A=8cm 区别：①振子的位移是偏离平衡位置的距离，故时刻在变化；但振幅是不变的。 ②位移是矢量，振幅是标量，它等于最大位移的数值。 二、周期和频率 经过一个周期，振动物体的振动状态完全恢复 周期T：做简谐运动的物体完成一次全振动所需的时间。 单位：s。 频率f：单位时间内完成的全振动的次数。 单位：Hz。 周期和频率之间的关系： 表示振动快慢的物理量 做一做 测量小球振动的周期 测量小球振动的周期 如图弹簧上端固定，下端悬挂钢球。把钢球从平衡位置向下拉一段距离 A，放手让其运动，A 就是振动的振幅。用停表测出钢球完成 n 个全振动所用的时间 t， 就是振动的周期。n 的值取大一些可以减小测量误差。再把振幅减小为原来的一半，用同样的方法测量振动的周期。 所有简谐运动的周期均与振幅无关。 简谐运动的表达式 振幅 圆频率 初相位 相位 描述周期性运动的物体在各个时刻所处状态的物理量。 三、相位 相位差： 同相：频率相同、初相相同(即相差为0）的两个振子振动步调完全相同。 反相：频率相同、相差为 的两个振子振动步伐调完全相反。 实际上经常用到的是两个相同频率的简谐运动的相位差，简称相差。 1.有两个简谐运动，其表达式分别是：，，下列说法正确的是（  ） A．它们的振幅相同 B．它们的周期不相同 C．它们的频率相同 D．它们的相位相同 随堂练习 C 随堂练习 2、一质点做简谐运动的位移—时间图线如图所示．关于此质点的振动，下列说法中正确的是(　　) A．质点做简谐运动的表达式为x＝10sin(πt) cm B．在0.5～1.0 s时间内，质点向x轴正向运动 C．在1.0～1.5 s时间内，质点的动能在增大 D．在1.0～1.5 s时间内，质点的加速度在增大 D 随堂练习 3、某质点做简谐运动,其位移随时间变化的关系式为 x=10sin cm,下列说法正确的是 (　　) A.该质点振动周期为T=4 s B.该质点振幅A=10 cm C.第1 s 末和第5 s 末质点的位移相同 D.2 s 内质点通过的路程一定为10 cm B 随堂练习 4、如图所示,水平方向的弹簧振子振动过程中,振子先后经过a、b两点时的速度相同,且从a到b历时0.2 s,从b再回到a的最短时间为0.4 s,aO=bO,则该振子的振动频率为(　　) A.1 Hz　　　B.1.25 Hz　　　C.2 Hz　　　D.2.5 Hz 　　　 B 课堂总结 EV.Movie.Editor Lavf58.33.100 www.ieway.cn $