物理选修3-4课件：11-1机械运动.ppt

知识与技能 1．知道机械振动是物体机械运动的另一种形式，知道机械振动的概念。 2．领悟弹簧振子是一种理想化的模型。 3．知道弹簧振子的位移—时间图象的形状，并理解图象的物理意义。 4．理解记录振动的方法。 过程与方法 归纳出振动的概念及其特点，并能利用振动图象的意义处理题目。 情感、态度与价值观 1．培养学生的观察、分析、归纳能力。 2．体会从特例到一般这种研究方法的普遍性，领悟弹簧振子是一种理想化模型。 3．培养学生实际绘图能力，加强应用意识。 1.弹簧振子：把一个有孔的小球装在弹簧的一端，弹簧的另一端固定，小球穿在________杆上，能够自由滑动，两者之间的摩擦可以忽略，弹簧的质量与小球相比________忽略。把小球拉向右方，然后放开，它就左右运动起来，这样的系统称为弹簧振子。小球原来静止时的位置叫做________。 2．振动：小球在平衡位置附近的________运动，是一种机械振动，简称________。 3．简谐运动：如果质点的位移与时间的关系遵从________的规律，即它的振动图象(x－t图象)是一条________曲线，这样的振动叫做简谐运动。________的运动就是简谐运动。 4．正弦函数的一般形式是y＝________。 答案： 1．光滑的　也可以　平衡位置 2．往复　振动 3．正弦函数　正弦　弹簧振子 4．Asin(ωx＋φ) 知识点1 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，这是一种理想化模型。如图11－1－1甲、乙所示装置，如果球与杆之间的摩擦可以忽略，且弹簧的质量与小球的质量相比也可以忽略，则该装置为弹簧振子。 图11－1－1 特点：①表现在构造上，是用一根没有质量的弹簧一端固定，另一端连接一个质点；②表现在运动上，没有任何摩擦和介质阻力。 (2)平衡位置 振动物体静止时的位置，叫平衡位置。 (3)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，叫机械振动，简称振动。 注意：①物体振动时，轨迹可以是直线，也可以是曲线； ②物体振动时，位移是指平衡位置到物体所在位置的有向线段的长度。 【例1】关于机械振动的位移和平衡位置，以下说法中正确的是 (　　) A．平衡位置就是物体振动范围的中心位置 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 【答案】B 【解析】平衡位置是物体可以静止时的位置，所以应与受力有关，与是否为振动范围的中心位置无关。如乒乓球竖直落在台上的运动是一个机械振动，显然其运动过程的中心位置应在台面上，所以A不正确；振动位移是以平衡位置为初始点，到质点所在位置的有向线段，振动位移随时间而变，振子偏离平衡位置最远时，振动物体振动位移最大，所以只有选项B正确。 【思维点悟】位移和平衡位置是机械振动问题中非常重要的概念。位移的正负方向应该做出规定，平衡位置则是物体静止时所在的位置。 知识点2 弹簧振子的位移—时间图象 (1)图象的建立：用横坐标表示振动物体运动的时间t，纵坐标表示振动物体运动过程中对平衡位置的位移x，建立坐标系，如图11－1－2所示。 图11－1－2 (2)图象意义：反映了振动物体相对于平衡位置的位移x随时间t变化的规律。 (3)振动位移：通常以平衡位置为位移起点，所以振动位移的方向总是背离平衡位置的。如图11－1－2所示，在x－t图象中，某时刻质点位置在t轴上方，表示位移为正(如图中t1、t2时刻)，某时刻质点位置在t轴下方，表示位移为负(如图中t3、t4时刻)。 (4)简谐运动的周期性，体现在振动图象上是曲线的重复性。 注意：简谐运动是一种复杂的变速运动。但运动的特点具有周期性和对称性，所以用图象研究比用方程要直观、简便。任一时刻图线上过该点切线的斜率数值代表该时刻振子的速度大小，斜率正负表示速度的方向，斜率为正表示速度沿x轴正向，斜率为负表示速度沿x轴负向。如图11－1－3所示t1时刻斜率为负，表示速度沿x轴负向，t2时刻斜率为正，表示速度沿x轴正向。 图11－1－3 【例2】如图11－1－4甲所示为一弹簧振子的振动图象，规定向右的方向为正方向，试根据图象分析以下问题： 图11－1－4 (1)如图11－1－4甲所示的振子振动的起始位置是________，从初始位置开始，振子向________(填“右”或“左”)运动。 (2)在图11－1－4乙中，找出图象中的O、A、B、C、D各对应振动过程中的哪个位置？即O对应________，A对应________，B对应________，C对应________，D对应________。 (3)在t＝2 s时，振子的速度的方向与t＝0时速度的方向____