2024年人教版高中物理选择性必修第一册第二章机械振动第1节简谐运动.pptxVIP

第二章机械振动;1．简谐运动;课前预习反馈;目标体系构建;

1．初步形成简谐运动的概念。

2．通过对弹簧振子的分析，理解简谐运动这一理想化模型。

3．通过对弹簧振子的x－t图像的绘制，理解简谐运动的特点。

4．通过研究过程，能分析数据发展特点，形成结论。

;课前预习反馈;知识点1;2．弹簧振子

(1)弹簧振子：弹簧振子是指_________和_________所组成的系统，是一种____________物理模型。

(2)振子模型：常见的有水平弹簧振子和竖直弹簧振子。如图所示，图甲中球与杆之间的摩擦力及空气阻力可以_________，且弹簧的质量与小球的质量相比可以_________。

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『判一判』

(1)弹簧振子是一种理想化的物理模型。()

(2)弹簧振子的平衡位置都在原长处。()

(3)平衡位置即速度为零时的位置。()

;知识点2;『选一选』

(多选)某弹簧振子的位移随时间变化的图像如图所示，则振子()

A．第1s末与第3s末的位移相同

B．第1s末与第3s末的速度相同

C．4s末至8s末路程为10cm

D．3s末至5s末速度方向不变

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解析：由图像可以看出，t＝1s和t＝3s两时刻位移相同，故A正确；第1s末和第3s末的速度方向不同，故B错误；由图像可知，4s末至8s末质点运动的路程为s＝2×5cm＝10cm，故C正确；3s末至5s末速度方向不变，故D正确。

;知识点3;2．简谐运动的图像

(1)形状：正(余)弦曲线，如图所示。

(2)物理意义：表示振动的质点在不同时刻偏离_______________的位移，是位移随时间的变化规律。

(3)获取信息：从图像上可直接看出不同时刻振动质点的_________大小和方向。

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『判一判』

(4)振子的位移－5cm小于1cm。()

(5)简谐运动的轨迹是一条正弦(或余弦)曲线。()

(6)简谐运动是一种匀变速直线运动。()

;『选一选』如图所示，一弹性小球被水平抛出，在两个互相竖直平行的平面间运动，小球落在地面之前的运动()

A．是机械振动，但不是简谐运动

B．是简谐运动，但不是机械振动

C．是简谐运动，同时也是机械振动

D．不是简谐运动，也不是机械振动

解析：机械振动具有往复的特性，可以重复地进行，小球在运动过程中，没有重复运动的路径，因此不是机械振动，当然也不是简谐运动。

;『想一想』

如图所示的三个图线分别是用不同的传感器测出的不同物体的振动图线。从三个图线可知，这三个物体的振动有什么共同特点？三个振动物体中，最简单的振动是哪一个？

解析：由图可看出，三个物体振动的共同特点是都具有周期性；弹簧振子的图线是简谐运动的图线，是最简单的振动。

;课内互动探究;探究;2．对简谐运动的位移、速度和加速度的理解

(1)简谐运动的位移

位移的表示方法：以平衡位置为坐标原点，以振动所在的直线为坐标轴，规定正方向，则某时刻振子偏离平衡位置的位移可用该时刻振子所在位置的坐标来表示。

(2)简谐运动的速度

①物理含义：速度是描述振子在平衡位置附近振动快慢的物理量。在所建立的坐标轴(也称“一维坐标系”)上，速度的正负号表示振子运动方向与坐标轴的正方向相同或相反。

;②特点：如图所示为一简谐运动的模型，振子在A、B之间振动，则振子在O点速度最大，在A、B两点速度为零。

(3)简谐运动的加速度

①产生：水平弹簧振子的加速度是由弹簧弹力产生的。

②方向特点：总是指向平衡位置。

③大小变化规律：远离平衡位置运动，振子的加速度增大；向平衡位置运动，振子的加速度减小；平衡位置振子的加速度为零；最大位移处振子的加速度最大。

;4．简谐运动的对称性、周期性

(1)简谐运动的对称性

如图所示，振子在C、C′间做简谐运动。

①瞬时量的对称性：各物理量关于平衡位置对称，振子通过关于平衡位置对称的两点时，位移、速度、加速度大小相等，动能、势能、机械能相等。

②过程量的对称性：振子来回通过相同的两点间的时间相等，如tBC＝tCB。

;典例剖析

1.(2023·上海市长宁区高三第一学期期末)如图所示，弹簧振子在B、C两点间做无摩擦的往复运动，O是振子的平衡位置。则振子()

A．从B向O运动过程中位移一直变小

B．从O向C运动过程中加速度一直变小

C．从B经过O向C运动过程中速度一直变小

D．从C经过O向B运动过程中速度一直变小

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解析：振子从B向O运动时，是向着平衡位置移动，位移变小，故A正确；振子从O向C运动时，是从平衡位置向最大位移运动的过程，所以位移变大，加速度变大，故B错误；从B经过O向C运动过程中速度先增大后变小，故C错误；从C经过O向B运动过程中速度先增大后变小，故D错误。

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