《2018-2019學年高中物理 第十一章 機械振動 第1節(jié) 簡諧運動課件 新人教版選修3-4.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2018-2019學年高中物理 第十一章 機械振動 第1節(jié) 簡諧運動課件 新人教版選修3-4.ppt（27頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

第十一章機械振動,1簡諧運動,讀一讀,辨一辨,一、彈簧振子及其位移—時間圖象閱讀教材第2頁,知道機械振動的概念,知道彈簧振子及其相關物理概念。1.機械振動的定義是什么?答案：物體(或物體的一部分)在平衡位置附近所做的往復運動,叫作機械振動,簡稱振動。2.平衡位置是什么位置?答案：物體原來靜止時的位置叫作平衡位置。3.彈簧振子的位移—時間圖象中位移是什么?答案：研究振動時所說的位移,都是對于平衡位置的位移。因此,字母x具有雙重意義:它既表示小球的位置(坐標),又表示小球的位移。,讀一讀,辨一辨,二、簡諧運動及其圖象閱讀教材第3、4頁,知道簡諧運動,初步掌握簡諧運動的規(guī)律。1.什么是簡諧運動?答案：如果質(zhì)點的位移與時間的關系遵從正弦函數(shù)的規(guī)律,即它的振動圖象(x-t圖象)是一條正弦曲線,這樣的振動叫作簡諧運動。2.簡諧運動有什么特點?答案：簡諧運動是最簡單、最基本的機械振動,其振動過程關于平衡位置對稱,是一種往復運動。彈簧振子的運動就是簡諧運動。,讀一讀,辨一辨,1.思考辨析(1)簡諧運動就是指彈簧振子的運動。()解析：只要運動的x-t圖象滿足正余弦曲線,該運動即為簡諧運動。答案：(2)簡諧運動是機械振動中最簡單、最基本的一種運動。()答案：√,讀一讀,辨一辨,2.探究討論。(1)簡諧運動的x-t圖象是質(zhì)點的運動軌跡嗎?答案：簡諧運動的圖象反映的是質(zhì)點的位移隨時間的變化規(guī)律,是一條正弦曲線,它不是質(zhì)點的運動軌跡。(2)彈簧振子是理想化物理模型嗎?答案：彈簧振子與我們學習的質(zhì)點、點電荷等一樣,是理想化的物理模型,是為研究問題而抓住主要因素、忽略次要因素的一種科學的處理方法。,問題導引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,對彈簧振子和簡諧運動的理解如圖所示,彈簧連接的塑料小球穿在細木桿上,該裝置是否為彈簧振子?若不計小球與桿間的摩擦,小球運動過程中通過B點時,小球的位移如何表示?要點提示：小球為塑料小球,質(zhì)量較小,因此該裝置不能看作彈簧振子;小球的位移大小為OB的長度,方向由O指向B。,問題導引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,1.對彈簧振子的理解(1)彈簧振子是一個理想化模型,跟前面學習的質(zhì)點、點電荷等一樣,是為研究問題而抓住主要因素、忽略次要因素的一種科學的處理方法。(2)平衡位置①振子靜止時的位置,在平衡位置時,小球受到的合力為零。②在平衡位置時,彈簧不一定處于原長。(3)實際物體看作彈簧振子的四個條件①彈簧的質(zhì)量比物體的質(zhì)量小得多,可以認為整體質(zhì)量集中于物體上;②構(gòu)成彈簧振子的物體體積足夠小,可以認為物體是一個質(zhì)點;③忽略彈簧以及物體與水平桿之間的摩擦力;④物體從平衡位置被拉開的位移在彈性限度內(nèi)。,問題導引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,2.對簡諧運動的理解(1)簡諧運動的位移①振動位移可用從平衡位置指向振子所在位置的有向線段表示,方向為從平衡位置指向振子所在位置,大小為平衡位置到該位置的距離。②位移的表示方法:以平衡位置為坐標原點,以振動所在的直線為坐標軸,規(guī)定正方向,則某時刻振子偏離平衡位置的位移可用該時刻振子所在位置的坐標來表示。(2)簡諧運動的速度①物理含義:速度是描述振子在平衡位置附近振動快慢的物理量。在所建立的坐標軸上,速度的正、負號表示振子運動方向與坐標軸的正方向相同或相反。②特點:平衡位置速度最大,兩端位置速度最小。,簡諧運動中的位移、速度和加速度是彼此獨立的物理量,在同一位置,物體的位移和加速度的方向是一定的,而速度的方向卻有兩種可能。,問題導引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,問題導引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,【例題1】導學號73884001關于水平放置的彈簧振子的運動,下列說法正確的是()A.若位移為負值,則速度一定為正值,加速度也一定為正值B.振子通過平衡位置時,速度為零,加速度最大C.振子每次通過平衡位置時,加速度相同,速度也一定相同D.振子每次通過同一位置時,其速度不一定相同,但加速度一定相同【思考問題】(1)水平放置的彈簧振子通過平衡位置時受到彈簧的彈力是零嗎?為什么?提示：由于彈簧在平衡位置時處于原長狀態(tài),故對振子沒有彈力。(2)振子通過平衡位置時速度方向有幾種可能?提示：由于振子做往復運動,故振子通過平衡位置時速度方向有兩種可能。,問題導引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,解析：如圖所示,因為彈簧振子的位移是以平衡位置O為起點的,設向右為正,則當振子在OB段時,位移為正,在OA段時位移為負,可見當振子由O向A運動時其位移為負值,速度也是負值,故選項A錯誤;振子在平衡位置時,彈力為零,加速度a為零,但速度最大,故選項B錯誤;振子在平衡位置O時,速度方向可以是不同的,故選項C錯誤;位移相同時,彈簧產(chǎn)生彈力相同,a相同,但振子在該點的速度方向可以向左,也可以向右,故選項D正確。答案：D歸納總結(jié)分析彈簧振子運動各量的變化關系時,要和實際彈簧振子的運動聯(lián)系起來,畫出草圖后進行分析。,問題導引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,變式訓練1彈簧振子在光滑水平面上做簡諧運動,在振子向平衡位置運動的過程中()A.振子所受的彈力逐漸增大B.振子的位移逐漸增大C.振子的速度逐漸減小D.振子的加速度逐漸減小解析：向平衡位置運動時位移逐漸減小,而彈力與位移成正比,故彈簧彈力減小,由牛頓第二定律知,加速度也減小。振子向著平衡位置運動時,彈力與速度方向一致,故振子的速度逐漸增大。答案：D,探究一,探究二,問題導引,名師精講,典例剖析,對簡諧運動圖象的理解如圖所示,在彈簧振子的小球上固定安置一記錄用的繪圖筆P,在下面放一條白紙帶,繪圖筆可在紙上留下痕跡。(1)振子振動時白紙不動,畫出的軌跡是怎樣的?(2)振子振動時,勻速拖動白紙,畫出的軌跡又是怎樣的?要點提示：(1)一條線段。(2)一條正弦曲線。,探究一,探究二,問題導引,名師精講,典例剖析,1.形狀:正弦曲線。2.物理意義:表示振動的質(zhì)點在不同時刻偏離平衡位置的位移,是位移隨時間的變化規(guī)律。3.獲取信息:(1)任意時刻質(zhì)點位移的大小和方向。如圖甲所示,質(zhì)點在t1,t2時刻的位移分別為x1和-x2。,探究一,探究二,問題導引,名師精講,典例剖析,(2)任意時刻質(zhì)點的振動方向:看下一時刻質(zhì)點的位置,如圖乙中A點,下一時刻離平衡位置更遠,故A點此刻向上振動。(3)某段時間內(nèi)位移、速度、加速度的變化情況判斷:先判斷質(zhì)點在這段時間內(nèi)的振動方向,從而確定各物理量的變化。如圖甲所示,質(zhì)點在t1時刻到t0時刻這段時間內(nèi),離平衡位置的位移變小,故質(zhì)點正向平衡位置運動,速度增大,位移和加速度都變小。彈簧振子的軌跡是一條線段,振動圖象是正弦曲線。,探究一,探究二,問題導引,名師精講,典例剖析,【例題2】導學號73884002某質(zhì)點做簡諧運動的振動圖象如圖所示,根據(jù)圖象中的信息,回答下列問題:(1)質(zhì)點在第1.5s末的位移是多少?(2)質(zhì)點振動過程中的最大位移為多少?(3)在前2s內(nèi),質(zhì)點經(jīng)過的路程為多少?,探究一,探究二,問題導引,名師精講,典例剖析,【思考問題】振動圖象描述的是質(zhì)點的哪些物理量之間的關系?如何分析它們之間的關系?提示：振動圖象描述的是質(zhì)點的位移隨時間的變化關系,要把質(zhì)點的振動情況和圖象結(jié)合起來進行分析。解析：(1)由x-t圖象可以讀出1.5s末質(zhì)點的位移為-5cm。(2)前2s內(nèi),在0.5s末和1.5s末位移最大,大小為5cm。(3)前2s內(nèi)質(zhì)點先朝正方向運動一個來回,共走10cm;又在負方向上運動了一個來回,也為10cm,故總路程為20cm。答案：(1)-5cm(2)5cm(3)20cm,探究一,探究二,問題導引,名師精講,典例剖析,歸納總結(jié)簡諧運動圖象的應用(1)可以從圖象中直接讀出某時刻質(zhì)點的位移大小和方向、速度方向、質(zhì)點的最大位移;(2)也可比較不同時刻質(zhì)點位移的大小、速度的大小;(3)還可以預測一段時間后質(zhì)點位于平衡位置的正向或負向、質(zhì)點位移的大小與方向、速度的方向和大小的變化趨勢。,探究一,探究二,問題導引,名師精講,典例剖析,變式訓練2如圖甲所示,彈簧振子的最左端M(或最右端N)距離平衡位置的距離為L,規(guī)定向右為正,其振動圖象如圖乙所示,下列說法正確的是()A.圖中x0應為LB.O~t1時間內(nèi)振子由M向O運動,探究一,探究二,問題導引,名師精講,典例剖析,解析：結(jié)合題圖甲、乙可以知道t1時刻位移為正值且最大,振子位于N點,x0應為L,選項A正確;O~t1時間內(nèi)位移為正值,且逐漸增大,,負方向運動到負的最大位移處,再沿正方向運動到位移為零處,選項D錯誤。答案：A,1234,,,,,1.(對簡諧運動圖象的理解)下列圖象能夠表示簡諧運動圖象的是()答案：BCD,1234,,,,,2.(簡諧運動中各物理量的變化規(guī)律)對于彈簧振子的簡諧運動,下述說法正確的是()A.振子通過平衡位置時,加速度最小B.振子在最大位移處時,速度最大C.振子在連續(xù)兩次通過同一位置時,速度相同D.振子連續(xù)兩次通過同一位置時,動能相同解析：振子經(jīng)過平衡位置時加速度為零,故選項A正確;振子在最大位移處時速度最小,故選項B錯誤;速度大小相同,方向相反,故選項C錯誤;動能是標量,振子經(jīng)過同一位置時速度的大小相同,則動能相同,故選項D正確。答案：AD,1234,,,,,3.(對簡諧運動圖象的理解)一簡諧運動的圖象如圖所示,在0.1~0.15s這段時間內(nèi)()A.加速度增大,速度變小,加速度和速度方向相同B.加速度增大,速度變小,加速度和速度方向相反C.加速度減小,速度變大,加速度和速度方向相同D.加速度減小,速度變大,加速度和速度方向相反解析：由題圖可知,在0.1~0.15s這段時間內(nèi),位移為負且增大,表明物體遠離平衡位置運動,則加速度增大,速度減小,加速度與速度方向相反,故選項B正確。答案：B,1234,,,,,4.導學號73884003(對簡諧運動圖象的理解)一個彈簧振子經(jīng)過平衡位置O,在A、B間做簡諧運動,如圖甲所示,它的運動圖象如圖乙所示。設向右為正方向,則:(1)OB=cm。(2)0.2s末振子的速度方向是。(3)0.4s末振子的加速度方向是。(4)0.7s時,振子位置在點與點之間。(5)振子從O經(jīng)B運動到A所需時間t=s。,1234,,,,,解析：(1)從題圖上看出OB=5cm。(2)根據(jù)正方向的規(guī)定及振動圖象知,振子從位置B開始計時,0.2s末,振子回到平衡位置O,向負方向運動,所以此時速度方向從O指向A。(3)0.4s末振子到達A點,位移為負,彈力應為正,此時加速度方向由A指向O。(4)0.7s時,位移為正,振子在O點與B點之間。(5)從圖象上讀出振子從O經(jīng)B到A需時間t=0.23s=0.6s。答案：(1)5(2)O→A(3)A→O(4)OB(5)0.6,