2.1簡諧運動及其圖像課件高二上學(xué)期物理教科版選擇性

§1簡諧運動及其圖像高二物理（教科版2019）選擇性必修第一冊第二章機械振動機械振動01簡諧運動02學(xué)習(xí)目標(biāo)描述簡諧運動的物理量及表達式03簡諧運動的表達式觀察下圖幾個常見的運動，具有什么共同特點？小狗蕩秋千的運動鐘擺的往復(fù)運動镲片的運動新課引入特點:

上述物體總是在某一位置附近做往復(fù)性的運動。1.定義：我們把物體或物體的一部分在一個位置附近做的往復(fù)運動稱為機械振動。簡稱振動。一、機械振動：2.特點：(1)中心位置（平衡位置）(2)往復(fù)運動振動物體靜止時的位置“對稱性”“周期性”新課引入思考與討論：新課引入1.應(yīng)用萬有引力定律時，要求兩個物體需為質(zhì)點，為什么？2.應(yīng)用庫侖定律時，要求兩個帶電體需為點電荷，為什么？3.研究自由落體運動或平拋運動時，要求物體只受重力，為什么？

質(zhì)點、點電荷是理想化物理模型；自由落體運動、平拋運動是理想化運動形式，主要目的是為了研究物理問題的方便性，在明確了基本規(guī)律基礎(chǔ)上可以研究更加復(fù)雜的情況。這節(jié)課我們來研究一個機械振動運動中的理想化模型。2.條件：（1）忽略摩擦力等各種阻力；（2）小球看成質(zhì)點；

（3）忽略彈簧質(zhì)量。

1.定義:小球和彈簧所組成的系統(tǒng)稱作彈簧振子，有時也把這樣的小球稱做彈簧振子或簡稱振子。彈簧+小球二、簡諧運動新課講授新課講授模型實驗演示思考與討論：新課講授

結(jié)合剛才的演示實驗和下圖，如果O點是彈簧原長的位置，小球在此點的受力特點是什么？二、簡諧運動3.平衡位置：振子原來靜止時的位置，即：小球所受合力為0。新課講授思考與討論：彈簧振子的平衡位置一定在彈簧的原長位置嗎？二、簡諧運動3.平衡位置：新課講授不一定在彈簧的原長位置。

如果輕質(zhì)彈簧的下端掛一個小球，上端固定，它們組成了一個振動系統(tǒng)，即為豎直彈簧振子。小球原來靜止時的位置就是彈簧振子的平衡位置，但此位置卻并非是彈簧原長的位置。二、簡諧運動思考與討論：新課講授1.結(jié)合剛才的演示實驗和下圖，如果我們把彈簧壓縮，讓彈簧振子從最左端的A點釋放，開始運動，它運動有何特點？3.你覺得怎樣可以更加形象直觀的描述彈簧振子的運動呢？2.在由A到O再到B的過程中，彈簧振子的加速度如何變化？速度如何變化？相對O點的距離如何變化？二、簡諧運動復(fù)習(xí)回顧：新課講授我們?nèi)绾蚊枋鑫矬w在直線運動中的位置變化呢？如果我們已經(jīng)知道了物體各個時刻的位置信息如下所示：時間t/s05.010.015.020.0位移x/m0100200300400新課講授時間t/s05.010.015.020.0位移x/m0100200300400(1)選取位置參考點，設(shè)原點位置坐標(biāo)為零.(2)選取正方向，建立平面直角坐標(biāo)系，用橫軸表示時間t，用縱軸表示位移x.(3)描點法描出數(shù)據(jù).x/m40030020010005101520t/s位移時間圖像(4)用平滑的曲線盡可能的把絕大部分點連接起來思考與討論：通過剛才的復(fù)習(xí)，你是否覺得我們也可以通過位移時間圖像來形象直觀的描述彈簧振子的位置隨時間的變化關(guān)系呢？知識點

1

振幅因為｜sin（ωt+φ)｜≤1，所以｜x｜≤A，這說明A是物體離開平衡位置的最大距離。如圖，M點和M'點表示水平彈簧振子在平衡位置O點最右端及最左端的位置，則｜OM｜=｜OM'｜=A。定義：我們把振動物體離開平衡位置的最大距離，叫做振動的振幅。單位：米（m）振幅的2倍表示振動物體運動范圍的大小物理意義：振幅是描述振動強弱的物理量。AA2Ax＝Asin（ωt＋φ）三、描述簡諧運動的物理量及表達式知識點2

周期與頻率全振動:振動物體從某一初始狀態(tài)開始，再次回到初始狀態(tài)（即位移、速度均與初態(tài)完全相同,如M→M）所經(jīng)歷的過程。一次全振動路程為振幅的4倍,即4A。周期（T）:做簡諧運動的物體完成一次全振動所需要的時間。單位:秒s.頻率（f）:做簡諧運動的物體單位時間內(nèi)完成全振動的次數(shù)。單位:赫茲Hz.關(guān)系：T＝1/f周期和頻率都是描述振動快慢的物理量。知識點3

相位當(dāng)（ωt＋φ）確定時，sin（ωt＋φ）的值也就確定了，所以（ωt＋φ）代表了做簡諧運動的物體此時正處于一個運動周期中的哪個狀態(tài)。從x＝Asin（ωt＋φ）可以發(fā)現(xiàn)：“t+

”

叫簡諧運動的相位。物理意義：是表示物體振動步調(diào)的物理量，用相位來描述簡諧運動在各個時刻所處的不同狀態(tài)。當(dāng)t=0時的相位是

，

叫初相位，或初相。經(jīng)常用到的是兩個相同頻率的簡諧運動的相位差，簡稱相差。Δφ＝(φt+φ2）-(φt+φ1）=φ2－φ1相位差Δφ＝φ2－φ1：(1)取值范圍：－2π≤

≤2π.(2)

>0，表示振動2比振動1超前。

<0，表示振動2比振動1滯后。①同相：相位差為零，一般地為

=2n(n=0,1,2,……)②反相：相位差為，一般地為=(2n+1)(n=0,1,2,……)深入理解振幅圓頻