高中物理选择性必修一优质课公开课2.1.pptx

1.简谐运动及其图像;;课标要求

1.知道机械振动是机械运动的一种形式，知道简谐运动的概念．

2．知道弹簧振子的位移-时间图像的形状，理解图像的物理意义．

3．知道振幅、周期和频率的概念，了解初相位和相位差的概念，理解相位的物理意义．

4．掌握简谐运动的表达式中各量的物理意义，能依据简谐运动表达式解决相关问题．;思维导图;必备知识·自主学习;一、机械振动

1．物体(或物体的某一部分)在某一位置________所做的往复运动，叫作机械振动，通常简称为振动，这个位置称为平衡位置．

[举例]

钟摆、吊灯的摆动、树梢的摇摆、声带的振动等都是机械振动．;2．简谐运动

(1)弹簧振子

将弹簧上端固定，下端连接一个小球，小球可在竖直方向上运动．弹簧的质量比小球的质量小得多，可以忽略不计，若不计空气阻力，这样的系统称为弹簧振子，其中小球称为振子．

(2)位移-时间图像

建立坐标系，横轴代表_______，纵轴代表小球__________________，它就是小球在平衡位置附近往复运动的位移-时间图像，称为弹簧振子的振动图像．

(3)简谐运动

如果质点的位移与时间的关系严格遵从________的规律，即它的振动图像是一条________，这样的运动叫作简谐运动．;[导学1]

简谐运动的位移均为相对平衡位置的位移，即表示位移的有向线段的起点是平衡位置．

[导学2]

弹簧振子的振动图像不是振子的运动轨迹，弹簧振子的运动轨迹是一段线段．

?

[导学3]

简谐运动的表达式既可以用正弦函数也可以用余弦函数表示，只是对应的初相位不同而已．;二、描述简谐运动的物理量

1．振幅

(1)定义：振子离开平衡位置的________，用A表示，单位

为米(m)等．

(2)振动范围：振动物体运动的范围为振幅的两倍．

(3)物理意义：振幅是表示振动强弱的物理量．

2．全振动：如果振子由B点经O点运动到B′点，又由B′点

经O点回到B点，我们就说振子完成了一次全振动．;3．周期和频率

4.相位：表示振动步调的物理量．;?;关键能力·合作探究;探究点一弹簧振子与简谐运动的运动特征

导学探究

如图所示，把一个有孔的小球装在弹簧的一端，弹簧的另一端固定，小球穿在光???的杆上，能够自由滑动．小球和弹簧所组成的系统称作弹簧振子．将振子从A点由静止释放，仔细观察它们的运动特点．

(1)为什么说弹簧振子是一种理想化模型？

(2)弹簧振子的位移始点是哪个点？如何表示其位移？;

提示：(1)弹簧振子的运动中不计阻力，而且弹簧的质量与小球相比可以忽略，故是一种理想化模型．

(2)位移的起点在平衡位置；振动物体的位移x用从平衡位置指向物体所在位置的有向线段表示．;

归纳总结

1.弹簧振子看作理想化模型的条件

(1)弹簧的质量比振子的质量小得多，可以认为质量集中于振子．

(2)阻力(摩擦力及空气阻力)足够小．

(3)振动中，弹簧形变始终处于弹性限度内．;2．简谐运动的位移

(1)振动位移与运动物体在某一时间内的位移的区别

振动位移可用从平衡位置指向振子所在位置的有向线段表示，方向为从平衡位置指向振子所在位置，大小为平衡位置到该位置的距离；而物体在某一时间内的位移是相对于这段时间内初始位置的位移，其方向由初始位置指向末位置，其大小等于初、末位置间的距离．

(2)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．例如，若某一时刻振子在平衡位置正方向一侧，离平衡位置2cm，则可以表示为x＝2cm，若x＝－8cm，则表示振子在平衡位置负方向一侧，距平衡位置8cm.;3．简谐运动的运动特点

(1)与一般的机械运动相比，机械振动的突出特点在于机械振动是一种往复运动，且具有一定的周期性．

(2)与一般的机械振动相比，简谐运动的突出特点在于简谐运动的振动位移随时间按正弦规律变化，即简谐运动的振动图像(x-t图像)是一条正弦曲线．;?;?;归纳总结

对弹簧振子的说明

(1)弹簧振子有多种表现形式，对于不同的弹簧振子，在平衡位置处，弹簧不一定处于原长(如竖直放置的弹簧振子)，但运动方向上的合外力一定为零，速度也一定最大．

(2)弹簧振子位于关于平衡位置对称的两点时，振子的位移大小相等，方向相反；振子的速度大小相等，方向可能相同，也可能相反．

(3)振子的位移是指相对平衡位置的位移，即由平衡位置指向振子所在的位置．振子向平衡位置运动，速度逐渐增大；振子远离平衡位置运动，速度逐渐减小．;素养训练1(多选)如图所示，弹簧下端悬挂一钢球，上端固定，它们组成一个振动的系统．用手把钢球向上托起一段距离，然后释放，钢球便上下振动起来，若以竖直向下为正方向，下列说法正确的是()

A．钢球的最低处为平衡位置

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