高中物理 簡諧運動

1、高中物理課件 簡諧運動第1頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星期四第2頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星期四第3頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星期四1.知道什么是彈簧振子，理解振動的 平衡位置和位移。2.知道彈簧振子的位移時間圖象， 知道簡諧運動的過程及其圖象。3.通過對簡諧運動圖象的繪制，認(rèn)識 簡諧運動的特點。第4頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星期四1彈簧振子(1)平衡位置：振子原來 時的位置。(2)機械振動：振子在 附近所做的 運動，簡稱 。靜止平衡位置往復(fù)振動第5頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星

2、期四(3)振子模型：圖1111 如圖1111所示，如果球與桿之間的摩擦可以 ，且彈簧的質(zhì)量與小球的質(zhì)量相比也可以 ，則該裝置為彈簧振子。 (4)振動特點：振動是一種往復(fù)運動，具有 和 。忽略忽略周期性往復(fù)性第6頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星期四 2彈簧振子的位移一時間圖象 (1)建立坐標(biāo)系：以小球的 為坐標(biāo)原點，沿 方向建立坐標(biāo)軸。規(guī)定小球在平衡位置右邊時，位移為正，在平衡位置左邊時，位移為 。 (2)繪制圖象：用 的方法來顯示振子在不同時刻的位置。 (3)彈簧振子的位移：圖1112平衡位置振動負(fù)頻閃照相第7頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星期四振子的運

3、動AOO AAOO A對O點位移的方向 對O點位移的大小 (4)圖象的含義：反映了振動物體相對平衡位置的位移隨 的變化規(guī)律，彈簧振子的位移時間圖象是一個 圖象。向右減小向左增大向左減小向右增大時間正(余)弦函數(shù)第8頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星期四 3簡諧運動 (1)定義：質(zhì)點的位移與時間的關(guān)系遵從 函數(shù)的規(guī)律，即它的振動圖象(xt圖象)是一條 曲線的振動。 (2)特點：簡諧運動是最簡單、最基本的振動，其振動過程關(guān)于 對稱，是一種往復(fù)運動。 (3)簡諧運動的圖象： 描述振動物體的 的變化規(guī)律。 簡諧運動的圖象是 曲線，從圖象上可直接看出不同時刻振動質(zhì)點的 大小和方向、 方

4、向和大小的變化趨勢。正弦正弦平衡位置位移隨時間正弦(或余弦)位移速度第9頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星期四1下列運動中屬于機械振動的是()A樹枝在風(fēng)的作用下運動B豎直向上拋出的物體的運動C說話時聲帶的運動D爆炸聲引起窗扇的運動解析：物體在平衡位置附近所做的往復(fù)運動屬于機械振動，故A、C、D正確；豎直向上拋出的物體到最高點后返回落地，不具有運動的往復(fù)性，因此不屬于機械振動，故B錯誤。答案：ACD第10頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星期四2下列運動性質(zhì)屬于簡諧運動的是 ()A勻變速運動B勻速直線運動C非勻變速運動 D勻加速直線運動解析：簡諧運動的速度是變化

5、的，B錯；加速度也是變化的，A、D錯，C對。答案：C第11頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星期四3下列關(guān)于理想彈簧振子的說法中正確的是 ()A任意的彈簧和任意的小球就可以構(gòu)成彈簧振子B彈簧振子中小球的振動范圍不能超出彈簧的彈性限度C彈簧振子中小球的體積不能忽略D彈簧振子中的小球一旦振動起來就停不下來解析：理想彈簧振子中彈簧的質(zhì)量可以忽略，小球體積忽略不計，可看做質(zhì)點，不計摩擦阻力，小球一旦振動起來將不會停下來，而小球振動時，彈簧不能超出彈性限度，故B、D正確，A、C錯誤。答案：BD第12頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星期四如圖1113所示是質(zhì)點做簡諧運動的

6、 圖象。在(04) 秒內(nèi)，t_位移 最大，t_位移最小。解析：位移是矢量，正負(fù)不表示大小，只表示方向，位移為零時最小。答案：1s,3 s2 s圖1113第13頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星期四如圖1114所示，小球套在光滑水平桿 上，與彈簧組 成彈簧振子，O為平衡位置， 小球在O附近的AB間做簡諧運動，設(shè)向右 為正方向，則：(1)速度由正變負(fù)的位置在_。(2)位移為負(fù)向最大的位置在_。解析：速度由正變負(fù)的位置在A；因位移是矢量，做第(2)問要看準(zhǔn)正方向，因正方向向右，所以位移為負(fù)向最大的位置在B。答案：(1)A(2)B圖1114第14頁，共36頁，2022年，5月20日，

7、9點46分，星期四第15頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星期四 1彈簧振子應(yīng)滿足的條件 (1)質(zhì)量：彈簧質(zhì)量比小球質(zhì)量小得多，可以認(rèn)為質(zhì)量只集中于振子(小球)上。 (2)體積：彈簧振子中與彈簧相連的小球的體積要足夠小，可以認(rèn)為小球是一個質(zhì)點。 (3)阻力：在振子振動過程中，忽略彈簧與小球受到的各種阻力。 (4)彈性限度：振子從平衡位置拉開的最大位移在彈簧的彈性限度內(nèi)。第16頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星期四 2簡諧運動的位移 (1)定義：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。

8、 (2)位移的表示方法：以平衡位置為坐標(biāo)原點，以振動所在的直線為坐標(biāo)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(biāo)來表示。第17頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星期四 3簡諧運動的速度 (1)物理意義：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(biāo)軸(也稱為“一維坐標(biāo)系”)上，速度的正負(fù)號表示振子運動方向與坐標(biāo)軸的正方向相同或相反。 (2)特點：如圖1115所示為一簡諧運動的模型，振子在O點速度最大，在A、B兩點速度為零。圖1115第18頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星期四第19頁，共36頁，2022年，5月20日

9、，9點46分，星期四 1一彈簧振子做簡諧運動，下列說法中正確的是() A若位移為負(fù)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振子每次經(jīng)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 第20頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星期四 審題指導(dǎo)解答本題時應(yīng)注意以下兩個方面： (1)位移、加速度的方向關(guān)系。 (2)振子在同一位置的速度、加速度的大小和方向特點。 解析如圖所示，設(shè)彈簧振子在A、B之間振動，O是它的平衡位置，并設(shè)向右為正。在振子由O向A運動過程中，振子的位移、速度為負(fù)值，加

10、速度為正值，故A錯。振子通過平衡位置時，加速度為零，速度最大，故B錯。當(dāng)振子每次通過同一位置時，速度大小一樣，方向可能向左也可能向右，但加速度相同，故C錯，D正確。答案D第21頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星期四 (1)振子在某位置對應(yīng)的位移方向與加速度方向一定相反。 (2)除最大位移處外，振子連續(xù)兩次經(jīng)過同一位置的速度大小相等，方向相反。第22頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星期四 1圖象特點 正(余)弦曲線。 2物理意義 描述振動質(zhì)點的位移隨時間的變化規(guī)律。 3獲取的信息 (1)任意時刻質(zhì)點的位移的大小和方向。如圖1116所示，質(zhì)點在t1、t2時刻的位

11、移分別為x1和x2。 圖1116第23頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星期四 (2)確定任意時刻質(zhì)點的振動方向： 方法是看下一時刻質(zhì)點的位置，如圖1117所示中a點，下一時刻離平衡位置更遠(yuǎn)，故a此刻向上振動。 (3)任意時刻質(zhì)點的速度、加速度、位移的變化情況及大小比較：看下一時刻質(zhì)點的位置，判斷是遠(yuǎn)離還是靠近平衡位置，若遠(yuǎn)離平衡位置，則速度越來越小，加速度、位移越來越大，若靠近平衡位置，則速度越來越大，加速度、位移越來越小。 名師點睛不可認(rèn)為振動圖象是振動質(zhì)點的運動軌跡。實際上振子是沿一條直線做往復(fù)運動。圖1117第24頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星期四

12、 2一質(zhì)點做簡諧運動的圖象如圖1118所示，該質(zhì)點在t3.5 s時刻 ()圖1118A速度為正、加速度為正 B速度為負(fù)、加速度為負(fù)C速度為負(fù)、加速度為正 D速度為正、加速度為負(fù)第25頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星期四審題指導(dǎo)(1)先畫出簡諧運動的模型及正方向；圖1119(2)由圖象看出質(zhì)點從B點開始運動；(3)在3.5 s時質(zhì)點在OB段，正在向正方向運動。第26頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星期四 解析由圖象可知，質(zhì)點從正的最大位移處出發(fā)，向平衡位置運動，由此知3.5 s時，質(zhì)點由平衡位置向正的最大位移運動。由圖象可知在t3.5 s時刻，質(zhì)點正向正方向

13、運動，所以速度為正，此時質(zhì)點做減速運動，所以加速度為負(fù)值，故選項D正確。 答案D第27頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星期四 解此類題時，首先要理解xt圖象的意義，其次要把xt圖象與質(zhì)點的實際振動過程聯(lián)系起來。再把圖象與振動過程聯(lián)系起來，圖象上的一個點表示振動中的一個狀態(tài)(位置、振動方向等)，圖象上的一段對應(yīng)振動的一個過程，關(guān)鍵是判斷好平衡位置、最大位移及振動方向。第28頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星期四 1速度、加速度、位移、動能、勢能的特點 (1)振子經(jīng)過關(guān)于平衡位置O對稱(OPOP)(如圖11110所示)的兩點P、P時，速度的大小、加速度的大小、位

14、移的大小、動能、勢能相等。圖11110 (2)振子在對稱點速度的方向可以相同，也可以相反，加速度的方向一定相反。第29頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星期四 2時間的對稱性 振子由P到O所用時間等于由O到P所用時間；振子往復(fù)過程中通過同一段路程(如OP段)所用時間相等。 3周期性 簡諧運動具有周期性，振子的位移、速度、加速度都做周期性變化。第30頁，共36頁，2022年，5月20日，9點46分，星期四 3如圖11111所示，一個做簡諧運動的質(zhì)點，先后以同樣的速度通過相距10 cm的A、B兩點，歷時0.5 s，過B點后再經(jīng)過t0.5 s，質(zhì)點以大小相等、方向相反的速度再次通過B點，則質(zhì)點從離開O點到再次回到O點歷時(O點為AB的中點) () A0.5 s B1.0 s C2.0 s D4.0 s圖11111第31頁，共36