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

该高中物理课件聚焦简谐运动，通过观察钟摆、琴弦等生活实例的往复运动特点导入，引导学生从机械振动的共性出发，逐步建立弹簧振子理想化模型，进而探究其位移-时间图像规律，构建从生活现象到物理模型再到规律描述的学习支架。 其亮点在于以科学思维中的模型建构和科学探究为核心，通过弹簧振子实验观察、三种图像获取方法及假设法拟合法验证规律，帮助学生形成机械振动与简谐运动的物理观念。课堂小结系统梳理核心概念，既培养学生的探究能力和模型思维，又为教师提供结构化教学资源，提升教学效率。

人教版（2019）选择性必修一教学课件 第一节 简谐运动 第二章 机械振动 目录 contents 01.导入与素养目标 03.新课讲解 02.课堂练习 04.课堂小结 Part One 导入与素养目标 >>> >>> 1 新课导入 树梢在微风中摇摆 观察下图几个常见的运动，具有什么共同特点？ 特点: 上述物体总是在某一位置附近做往复性的运动。 1 素养目标 物理观念 知道机械振动的特点，理解平衡位置的物理含义，认识弹簧振子这一理想化模型。 了解简谐运动的位移‑时间图像为正弦曲线，掌握振动位移以平衡位置为起点的特点。 科学思维 体会理想化模型建构思想，忽略次要因素建立弹簧振子模型。 学会利用 x‑t 图像描述往复运动，能够从振动图像提取位移信息。 1 素养目标 科学探究 观察弹簧振子演示实验，认识振子往复运动的运动特征。 了解描点、频闪照相获取振动图像的方法，经历振动规律的探究过程。 科学态度与责任 能够联系钟摆、琴弦等生活实例感受机械振动的普遍存在。 体会物理模型对研究复杂往复运动的简化作用，培养严谨观察习惯。 Part Two 新课讲解 >>> >>> 2 新课讲解 一、机械振动 1.定义：我们把物体（或物体的一部分）在一个位置附近做的往复运动称为机械振动，简称振动。 振动现象在自然界中普遍存在。钟摆的摆动，水中浮 标的上下浮动，挑着物体行走时扁担的颤动，树梢在微风中的摇摆，都是振动。一切发声的物体都在振动。 2.特点： (1)对称性：振动物体静止时的位置称为中心位置（平衡位置） (2)周期性：往复运动 2 新课讲解 3.对平衡位置的理解 （1）平衡位置是物体在振动方向上所受合力为零的位置。每当物体离开平衡位置后，它就受到一个指向平衡位置的力，该力产生使物体回到平衡位置的效果； （2）平衡位置的判断方法：振动系统不振动时，物体处于平衡状态所在的位置为平衡位置； 2 新课讲解 二、弹簧振子 1.定义：弹簧振子是一种理想模型。弹簧一端固定，另一端连接一个可视为质点的物体，不计弹簧质量，物体置于光滑水平面上，这样构成的振动系统称为弹簧振子。 弹簧振子在运动方向上只受弹簧弹力作用 2 新课讲解 O点为平衡位置： 物体原来静止时的位置 2.条件: （1）忽略摩擦力等各种阻力； （2）小球看成质点； （3）忽略弹簧质量; （4）弹簧始终在弹性限度内。 2 新课讲解 弹簧振子不一定水平放置。 M A O B M A O B E q 实际物体可以看成弹簧振子的条件 ①物体质量明显大于弹簧质量，可以认为质量集中于物体上； ②物体相对于弹簧小得多，物体可视为质点； ③物体运动过程中不受阻力或阻力可以忽略不计； ④弹簧始终处于弹性限度内。 2 新课讲解 3.对弹簧振子位移的理解 （1）振动位移：从平衡位置指向小球某时刻所在位置的有向线段，方向为由平衡位置指向小球所在位置，大小为平衡位置到该位置的距离； （2）矢量性：振动位移是矢量，若规定小球在平衡位置右侧时位移为正，则它在平衡位置左侧时就为负； （3）两种位移的区别：机械运动中的位移是从初位置到末位置的有向线段，而弹簧振子的位移总是相对于平衡位置而言的，都是从平衡位置指向小球所在位置； 2 新课讲解 三、弹簧振子的位移—时间图像 为了进一步研究的需要，我们需要建立坐标系，如图 2-1-4 所示，横轴代表时间 t ，纵轴代表小球相对（偏离）平衡位置的位移 x，因此它就是小球在平衡位置附近往复运动时的位移 - 时间图像，即 x-t 图像，称为弹簧振子的振动图像。 从图中可以看出，它的振动图像大致是一条正弦或余弦曲线。 怎样才能得到小球位移与时间的关系？ 2 新课讲解 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。 2.运动性质：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，是变力作用下的变速运动； 4.简谐运动是最简单、最基本的振动； 3.图像意义：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 2 新课讲解 5.简谐运动的图像 方法一：手动描图法 以小球的平衡位置为坐标原点，规定水平向右为正方向，横轴为时间 t，纵轴为位移 x。在坐标系中标出各时刻小球球心的位移，用曲线将其连接在一起，得到振动图像，如图所示： 2 新课讲解 方法二：频闪照相法 t X 2 新课讲解 方法三：毛笔描迹法 x t 2 新课讲解 从获得的弹簧振子的 x-t 图像（图 3）可以看出，小球位移与时间的关系似乎可以用正弦函数来表示。是不是这样呢？还需要进行深入的研究。 如何确定弹簧振子中小球的位移与时间的关系是否遵从正弦函数的规律？ 振动图像 2 新课讲解 四、简谐运动 判断小球位移与时间的关系是否遵从正弦函数规律的方法 方法一：假设法 假定图像为正弦曲线，测量它的振幅与周期，写出正弦函数表达式。 注意：表达式计时开始位移为0，随后位移增加并为正；将每一个点的位移时间（测量值）数值代入表达式中，比较测量值与函数值是否相等，若可视相等，则为正弦曲线。 2 新课讲解 方法二：拟合法 如图，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—时间关系是否可以用正弦函数表示？ 总结：简谐运动是最简单、最基本的振动，其振动过程关于平衡位置对称，是一种往复运动。弹簧振子的运动就是简谐运动。简谐运动的位移—时间图像是正弦函数。 2 新课讲解 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。 2.图像意义: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。 Part Three 课堂练习 >>> >>> 课堂练习 3 课堂练习 3 课堂练习 3 课堂练习 3 课堂练习 3 课堂练习 3 Part Four 课堂小结 >>> >>> 课堂小结 4 简谐运动 弹簧振子 机械振动 弹簧振子的位移--时间图像 简谐运动： 弹簧振子 如果物体的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图象（x-t图像）是一条正弦曲线，这样的振动是一种简谐运动 感谢观看 Thanks Lavf59.34.101 Lavf58.12.100 $