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

第1节 简谐运动 第2章 1 【学习目标】 1、了解机械振动的概念，认识自然界和生产、生活中的振动现象. 2、认识弹簧振子这一物理模型，理解振子的平衡位置和位移. 3、理解简谐运动的概念和特点，知道简谐运动的图像是一条正弦曲线，并能用简谐运动图像分析振子位移和速度的变化． 【学习重难点】 重点：理解振子的平衡位置和位移； 难点：简谐振动的图像分析。 SZ-LWH 2 导 钟摆的来回摆动，担物行走时扁担下物体的颤动，摆动的秋千，蜜蜂翅膀的抖动......在生活中我们会观察到很多类似的运动。这些运动的共同点是什么？ 围绕着“某一位置”位置“往复”运动 SZ-LWH 情境导入 讲 如图，把一个有小孔的小球连接在弹簧的一端，弹簧的另一端固定，小球套在光滑的杆上，能够自由滑动。弹簧的质量与小球相比可以忽略。小球运动时空气阻力很小，也可以忽略。像这样的小球和弹簧所组成的系统称为弹簧振子，有时也简称为振子。 弹簧振子 弹簧振子是一个理想化模型 SZ-LWH 情境导入 讲 小球原来静止时的位置。如水平方向的弹簧振子，弹簧未形变时，小球所受合力为 0，处于平衡位置。振子在平衡位置处速度最大。 O:平衡位置 平衡位置 SZ-LWH 情境导入 讲 1.弹簧振子一定都在水平方向振动吗？ 不一定，弹簧振子不一定都是水平放置的，例如竖直悬挂的弹簧振子、光滑斜面上的弹簧振子等。 O:平衡位置 O:平衡位置 SZ-LWH 情境导入 讲 2.弹簧振子的平衡位置一定在弹簧的原长位置吗？ 不一定。如图所示，用手把小球向上托起一段距离，然后释放，小球便上下振动，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。 弹簧振子的平衡位置是在振动方向上合外力为零的位置，加速度也同样为零 SZ-LWH 情境导入 讲 SZ-LWH 情境导入 讲 弹簧振子图像动画 SZ-LWH 情境导入 讲 纵向 建立坐标系：以小球的平衡位置为坐标原点 ，用横坐标表示振子运动的时间(t)，纵坐标表示振子偏离平衡位置的位移(x)，描绘出的图像就是弹簧振子的位移－时间图像，即x-t 图像。 弹簧振子的位移时间图像（x-t 图像） SZ-LWH 情境导入 讲 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.特点：简谐运动是最基本的振动，弹簧振子的运动就是简谐运动。 简谐运动及其图像 SZ-LWH 情境导入 讲 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。 振子远离平衡位置时，振子的速度减小，位移和加速度增大 振子靠近平衡位置时，振子的速度增大，位移和加速度减小 SZ-LWH 情境导入 讲 考点一：平衡位置 例1 弹簧上端固定在O点，下端连接一小球，组成一个振动系统，如图所示，用手竖直向下拉一小段距离后释放小球，小球便上下振动起来，关于小球的平衡位置，下列说法正确的是(　　 ) A．在小球运动的最低点 B．在弹簧处于原长的位置 C．在小球速度最大的位置 D．在小球原来静止的位置 CD SZ-LWH 情境导入 练/展 变式训练1 如图所示，一个弹簧振子在A、B间做简谐运动，O是平衡位置，把向右的方向选为正方向，以某时刻作为计时零点(t＝0)，此时振子正向负方向运动，加速度为零。那么以下四个振动图像中能正确反映振动情况的是(　　) D SZ-LWH 情境导入 练/展 考点二：简谐运动的图像 例2 如图 是某质点做简谐运动的振动图 像。根据图像中的信息，回答下列问题。 （1） 质点离开平衡位置的最大距离有多大？ （2）在 1.5 s 和 2.5 s 这两个时刻，质点的位置在哪里？质点向哪个方向运动？ （3）质点相对于平衡位置的位移方向在哪些时间内跟它的瞬时速度的方向相同？在哪些时间内跟瞬时速度的方向相反？ （4）质点在第 2 s 末的位移是多少？1s末到2s末的位移是多少？ （5）质点在前 2 s 内运动的路程是多少？ 10cm 1.5s时，质点在 cm,向负方向运动；1.5s时，质点在 cm,向负方向运动 相同：0-1s,2-3s。相反：1-2s，3-4s。 0cm，-10cm 20cm SZ-LWH 情境导入 练/展 变式训练2： 如图甲所示，一弹簧振子在A、B之间做简谐运动，O点为小球静止的位置，其振动图像如图乙所示，规定向右的方向为正方向，试根据图像分析以下问题： (1)在t＝0时刻，小球所处的位置为________(选填“A点”“O点”或“B点”)，正在向________(选填“左”或“右”)运动。 (2)A、B两点间的距离为________ cm。 (3)小球在前4 s内的位移等于________ cm，其路程为________ cm。 O点 右 6 0 12 SZ-LWH 情境导入 练/展 目标二：简谐运动及其图像 目标一： 弹簧振子 简谐 运动 机械振动 弹簧振子 平衡位置 理想化模型 振动方向上合力为零 振子的位移 x-t图像 相对于平衡位置的位移 意义：反映位移随时间变化的规律 特征：正弦曲线 分析：速度、位移、加速度等 SZ-LWH 情境导入 结 THANKS 感谢观看 SZ-LWH 情境导入 星之所在 初音未来 Other 132264.0 Lavf57.25.100 Lavf58.20.100 $