2.1 简谐运动 课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册.pptx

2.1简谐运动选择性必修第一册第二章

生活中还有哪些类似的例子？

这些运动有什么共同的特点？“对称性”“周期性”

一、机械振动1、定义：物体或物体的一部分在某一位置附近的往复运动。2、特点：某一位置——“对称性”往复运动——“周期性”研究运动的方法是通用的

运动（v）能量（E）受力（F）研究角度研究运动的顺序是从简单到复杂

既简单又能体现机械振动运动规律

谁在运动？小车为什么会停下来？哪些能量在参与转化？

物体的运动：小车、弹簧振动方向的受力：弹簧弹力、阻力相互转化的能量：弹性势能、内能、小车动能、弹簧动能“弹簧小车”还是较为复杂能否简化这一研究对象？

小车可以看成质点吗？小车怎样才能持续运动？考虑弹簧的质量会给研究带来什么困难？运动简化能量简化受力简化弹簧小车质点运动忽略阻力忽略弹簧质量小车平动气垫导轨轻质弹簧

二、弹簧振子1、定义：小球和弹簧所组成的系统称作弹簧振子。水平弹簧振子竖直弹簧振子弹簧振子的位移原点该如何确定？

已知O点为弹簧振子振动方向合力为零位置（平衡位置），OA和OB间距离都为3cm,分别取O点和A点为坐标原点，小球运动至A、B两点时的位移各是多少？哪种方式描述位移比较好？

2、振子的位移：从平衡位置指向振动质点所在位置的有向线段。如何描绘出弹簧振子的位移随时间变化的关系图像？

O→BB→OO→AA→O运动方向位移方向位移大小向右向右增大向左向右减小向左向左增大向右向左减小猜想并画出弹簧振子的x-t图像？

打出的点迹可以直接用来表示振子位移和时间的关系吗？如何有效地区分出不同时刻的位置？距离轴代替时间轴（等效法）

弹簧振子的频闪照片

用连拍的方法得到图像

位移和时间之间的函数关系是怎样的呢？方法一验证法:假定是正弦曲线，测量它的振幅和周期，写出对应的表达式，然后在曲线中选择若干个位置，用刻度尺在图中测量它们的横坐标和纵坐标，代入所写出的正弦函数表达式中进行检验，看一看这条曲线是否真的是一条正弦曲线。方法二拟合法:在图中，测量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，然后按照计算机提示用一个周期性函数拟合这条曲线，看一看弹簧振子的位移—时间的关系可以用什么函数表示。

三、简谐运动1、定义：如果质点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图象）是一条正弦曲线，这样的振动叫做简谐运动。2、特点：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。

课堂小结1、理想化模型是复杂问题简单化的切入口——弹簧振子2、图象法是研究运动最常用的方法——x-t图象的得到3、猜想和验证是科学探究的必经之路——验证法、拟合法方法是开启科学大门的金钥匙，同学们要留心身边的方法，做科学探究的有心人。

练习1、如图是质点做简谐运动的振动图象。根据图象信息，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1.5s和2.5s这两个时刻，质点的位置各在哪里？（3）在1.5s和2.5s这两个时刻，质点向哪个方向运动？

2、弹簧振子在t＝0到t＝4s内的振动图像如图所示，下列判断正确的是()A．在t＝2s时刻振子的振动方向为正方向B．在t＝0到t＝1s时间内振子的位移增大、速度减小C．在t＝1s到t＝2s时间内振子的位移和速度都增大D．从t＝1s到t＝3s时间内振子的位移为零B