2.1 简谐运动 课件-2026-2027学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

该高中物理课件围绕机械振动展开，从简谐运动切入，通过提问运动特点导入机械振动概念，以弹簧振子为模型分析平衡位置、位移，再通过频闪照相获取位移-时间图像，验证其正弦规律，最终定义简谐运动，构建从现象到规律的学习支架。 其亮点在于融合模型建构与科学探究，以弹簧振子理想化模型培养科学思维，用频闪照相、图像验证法引导科学探究。表格对比位移、速度、加速度关系深化物理观念，助力学生提升分析能力，教师可借结构化内容高效教学。

第二章 机械振动 第1节 简谐运动 上述运动有什么特点？ 物体总是在某一位置附近做往复性的运动。 新课引入 新课教学 一、机械振动 我们把物体或物体的一部分在一个位置附近的往复运动称为机械振动，简称振动。 特点： 1.具有“对称性” ； 2.具有“周期性”。 振动物体原来静止时的位置。 平衡位置： 新课教学 二、弹簧振子 1.概念： 小球和弹簧所组成的系统称为弹簧振子，有时也简称振子。 振子原来静止时的位置O。 理想化模型: 忽略摩擦力等各种阻力 忽略弹簧质量 把小球看成质点 弹簧在弹性限度内 2.平衡位置： 不一定。如图所示，竖直弹簧振子用手把钢球向上托起一段距离，然后释放，钢球便上下振动，其振动的平衡位置不在弹簧的原长位置，而是在弹力与重力的合力为零的位置。水平弹簧振子的平衡位置在弹簧的原长位置。 新课教学 思考：弹簧振子的平衡位置一定在弹簧的原长位置吗？ 二、弹簧振子 新课教学 二、弹簧振子 新课教学 三、弹簧振子的位移-时间图像 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.振子在某段时间内的位移：由初位置指向末位置的有向线段。 例如：振子在MM′之间振动，O为平衡位置，振子的在某时刻的位移x情况： O→M: M→O: O→M´: M´→O: x的大小增大，方向始终向右。 x的大小减小，方向始终向右。 x的大小增大，方向始终向左。 x的大小减小，方向始终向左。 振子在某时刻的位移方向总是背离平衡位置．如图所示，振子在AA′之间振动，O为平衡位置，t1时刻振子在M点的位移为xM，t2时刻振子在N点的位移为xN。 而振子在Δt＝t2－t1时间内的位移为xMN，方向如右图所示． 3.振子在某时刻的位移与在某段时间内的位移的区别 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。 新课教学 三、弹簧振子的位移-时间图像 新课教学 三、弹簧振子的位移-时间图像 怎样才能得到小球位移与时间的关系？ 位移：由平衡位置指向振子所在位置的有向线段。 要想得到位移与时间的关系,关键在于记录不同时刻小球的位置，为了便于分析,最好是相等时间间隔的位置。 1.频闪照相 2.照相机连拍 3.摄像机摄像后逐帧观察 新课教学 o 右图是弹簧振子的频闪照片。频闪仪每隔0.05s闪光一次，闪光的瞬间振子被照亮，从而得到闪光时小球的位置，相邻两个位置之间的时间相隔为0.05s。拍摄时底片从下向上匀速运动，因此在底片上留下了小球和弹簧的一系列的像。 x t o x t 三、弹簧振子的位移-时间图像 新课教学 描图记录法 三、弹簧振子的位移-时间图像 新课教学 正弦函数？ 三、弹簧振子的位移-时间图像 新课教学 方法一：验证法 假定是正弦函数，用刻度尺测出振幅和周期，写出函数表达式y=Asin（ωt+φ）。然后，在图像曲线中选小球的若干个位置，用刻度尺在图中测量它们的纵坐标（位移），将每一个位移对应的振动时间代入表达式求出函数值，比较这一函数值与测量值，看一看二者是否相等。若可视为相等，则这条曲线就是一条正弦曲线。 三、弹簧振子的位移-时间图像 新课教学 方法二：拟合法 在图中，测量小球在各个位置的横坐标和纵坐标。把测量值输入计算机中，作出这条曲线，看一看小球的位移一时间关系是否可以用正弦函数表示。 结论：弹簧振子的振动图像是一条正弦曲线。 三、弹簧振子的位移-时间图像 新课教学 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运动。 简谐运动是最基本的振动。 四、简谐运动 思考：简谐运动的图象就是物体的运动轨迹吗？ 不是 轨迹为一直线 新课教学 四、简谐运动 2.图象意义:表示一个振子不同时刻所在的位置或者一个振子位移随时间的变化规律。 新课教学 四、简谐运动 3.获取信息： ①任意时刻质点的位移的大小和方向。如图甲所示，质点在t1、t2时刻的位移分别为x1和－x2。 ②任意时刻质点的振动方向：看下一时刻质点的位置，如图乙中a点，下一时刻离平衡位置更远，故a此刻向右振动。 我们能从简谐运动图像上获取哪些信息？ ③任意时刻质点的速度、加速度、位移的变化情况及大小比较：看下一时刻质点的位置，判断是远离还是靠近平衡位置，若远离平衡位置，则速度越来越小，加速度、位移越来越大，若靠近平衡位置，则速度越来越大，加速度、位移越来越小，如图乙中b，从正位移向着平衡位置运动，则速度为负且增大，位移、加速度正在减小，c从负位移远离平衡位置运动，则速度为负且减小，位移、加速度正在增大。 3.获取信息： 新课教学 四、简谐运动 斜率k的正负表示速度V的方向 斜率k的绝对值表示速度V的大小 结论：1、加速度a（合力）与位移X的关系： 方向总是相反，大小变化趋势总是相同 2、加速度a（合力）与速度V的关系： 大小变化趋势总是相反 3、平衡位置：速度V最大，加速度a与位移X为零 最大位移处：速度V为0，加速度a最大 新课教学 四、简谐运动 新课教学 位移 力 加速度 速度 动能 弹性势能 A O B 负向最大 0 正向最大 正向最大 0 负向最大 正向最大 0 负向最大 0 最大 0 0 最大 0 最大 0 最大 四、简谐运动 EV录屏3.9.7软件录制 Lavf56.38.102 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $