2.1 简谐运动 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与简谐运动，通过“情景与思考”回顾直线、曲线运动等旧知，结合生活中树枝、声带振动实例引导学生总结往复运动共性，搭建新旧知识衔接的学习支架。 其亮点在于以科学思维中的模型建构（弹簧振子理想化模型）和科学推理（x-t图像分析位移、速度变化）为核心，通过问题链（如平衡位置是否为弹簧原长）和表格归纳运动状态，深化物理观念。助力学生理解振动规律，为教师提供结构化教学资源，提升教学效率。

第二章 机械振动 2.1 简谐运动 人教版高中物理选修第一册 内容索引 一、机械振动 二、简谐运动 情景与思考 思考：我们以前学过哪些运动形式？ 情景与思考 生活中的机械振动： 总是在某一位置附近做往复性的运动 思考：这些运动的共同点是什么？ 一、机械振动 1.机械振动： 物体或物体的一部分在平衡位置附近的往复运动称为机械振动，简称振动。 2.特点： ①对称性 ②周期性 [练习]. (多选)下列运动中属于机械振动的是( ) A. 树枝在风的作用下上下振动 B. 竖直向上抛出的物体的运动 C. 说话时声带的振动 D. 爆炸声引起的窗扇的运动 ACD 二、简谐运动 1.弹簧振子：小球和弹簧组成的系统称为弹簧振子，简称振子。 一个典型模型： 1）小球虽大，但各部分运动情况相同，可视为质点； 3）假如没有摩擦阻力，小球将永远振动下去。 （理想化模型） ①小球——可视为质点 ②弹簧——忽略质量，且始终在弹性限度内 ③振动过程——不计阻力 2）弹簧质量远小于小球质量，可忽略不计； 二、简谐运动 2.弹簧振子的位移 思考：如何确定振子的位置？ 以平衡位置为坐标原点，指向小球所在位置，即振动小球的位置坐标反映了小球相对于平衡位置的位移。 A B x O 平衡位置 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。 ①大小：物体距离平衡位置的距离 ②方向：由平衡位置指向物体所在处 振子原来静止时的位置 2）振子在某段时间的位移：由初位置指向末位置的有向线段。 注意：通常说的振子的位移是指某时刻的位移，即振子相对平衡位置的位移。因此在研究振动时，字母x具有双重含义：它既表示小球的位置(坐标)，又表示振子在某时刻的位移。 t x 二、简谐运动 3.弹簧振子的位移-时间图像： 思考：怎样才能得到小球位移与时间的关系？ 以平衡位置为坐标原点，用横坐标表示振子运动的时间t，纵坐标表示小球离开平衡位置的位移x，描绘出的图像就是位移随时间变化的图像，即x-t图像（振动图像）。 A B x O 平衡位置 二、简谐运动 3.弹簧振子的位移-时间图像： 结论：弹簧振子沿一直线做往复运动，其轨迹为一直线，而它的振动图像却是正弦曲线。 t x 二、简谐运动 3.弹簧振子的位移-时间图像： 思考：如果纸带的移动速度大些，则振动图像有何不同？ A B x O 平衡位置 思考：如果纸带加速移动，则振动图像有何不同？ t x vT 二、简谐运动 4.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，这样的振动是一种简谐振动。 思考：简谐运动的图像就是物体的运动轨迹吗？ 简谐运动的振动图像描述了物体的位移随时间变化的规律，不是物体的运动轨迹。 2）简谐运动是一种最简单、最基本的机械振动。 二、简谐运动 5.简谐运动的运动状态分析 请结合图像分析在M'与M间做简谐运动的振子的位移、速度、加速度并填写表格。 M'→O 平衡位置O O→M M M→O O→M' M' 位移x 减小 0 增大 最大 减小 增大 最大 速度v 增大 最大 减小 0 增大 减小 0 加速度a 减小 0 增大 最大 减小 增大 最大 思考：图线上各点切线的斜率表示什么？ 1）图线上某点切线的斜率表示速度,斜率的正负表示速度的方向. 2）在平衡位置,斜率最大,物体速度最大;在最大位移处,斜率为0,物体速度为0. 3）远离平衡位置（位移增大）的过程中,速度减小;靠近平衡位置（位移减小）的过程中,速度增大. 知识小结 下列关于弹簧和小球组成的弹簧振子的说法正确的是( ) A.只要是弹簧和小球连接的装置都可称为弹簧振子 B.弹簧振子的平衡位置是弹簧位于原长的位置 C.处于平衡位置时小球的加速度一定为0 D.处于平衡位置时小球的速度一定为0 练习与应用 C 练习 补充 思考与讨论： 弹簧振子的平衡位置一定在弹簧的原长位置吗？ 请结合竖直悬挂的弹簧振子进行分析(小球的质量为m，重力加速度为g，弹簧的劲度系数为k)，如图所示。 当mg＝kΔx，即重力与弹力的合力为零时，小球位于平衡位置。 拓展 如图所示，若弹簧振子位于倾角为α的光滑的斜面上，其处于平衡位置时满足什么条件？ 当mgsin α＝kΔx时， 小球位于平衡位置。 提炼总结： 弹簧振子平衡位置的判断方法 (1)振动系统不振动，小球原来处于静止时的位置，合力为零。 (2)振子振动过程中，(振动方向上)合力为零的位置，此时(该方向上)小球的加速度为零，速度最大。 Lavf60.16.100 vid:v02004e70000bcov1kqkr6gep80lhftg Lavf60.16.100 Lavf57.62.100 Lavf57.62.100 $