《高中物理 第十一章 第1節(jié) 簡諧運動課件 新人教版選修34》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 第十一章 第1節(jié) 簡諧運動課件 新人教版選修34（34頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、第第十十一一章章第第1節(jié)節(jié)新知預(yù)新知預(yù)習(xí)習(xí)巧設(shè)計巧設(shè)計名師課名師課堂堂一點通一點通創(chuàng)新演創(chuàng)新演練練大沖關(guān)大沖關(guān) 隨堂檢測隨堂檢測歸納小結(jié)歸納小結(jié) 課下作業(yè)課下作業(yè)綜合提升綜合提升 要點一要點一要點二要點二 要點三要點三1.知道什么是彈簧振子，理解振動的知道什么是彈簧振子，理解振動的 平衡位置和位移。平衡位置和位移。2.知道彈簧振子的位移知道彈簧振子的位移時間圖象，時間圖象， 知道簡諧運動的過程及其圖象。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，認識通過對簡諧運動圖象的繪制，認識 簡諧運動的特點。簡諧運動的特點。1彈簧振子彈簧振子(1)平衡位置：振子原來平衡位置：振子原來 時的位
2、置。時的位置。(2)機械振動：機械振動：振子在振子在 附近所做的附近所做的 運動，簡稱運動，簡稱 。靜止靜止平衡位置平衡位置往復(fù)往復(fù)振動振動(3)振子模型：振子模型：圖圖1111 如圖如圖1111所示，如果球與桿之間的摩擦可以所示，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，且彈簧的質(zhì)量與小球的質(zhì)量相比也可以 ，則，則該裝置為彈簧振子。該裝置為彈簧振子。 (4)振動特點：振動是一種往復(fù)運動，具有振動特點：振動是一種往復(fù)運動，具有 和和 。忽略忽略忽略忽略周期性周期性往復(fù)性往復(fù)性 2彈簧振子的位移一時間圖象彈簧振子的位移一時間圖象 (1)建立坐標(biāo)系：以小球的建立坐標(biāo)系：以小球
3、的 為坐標(biāo)原點，沿為坐標(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，位移為為正，在平衡位置左邊時，位移為 。 (2)繪制圖象：用繪制圖象：用 的方法來顯示振子在不同時的方法來顯示振子在不同時刻的位置。刻的位置。 (3)彈簧振子的位移：彈簧振子的位移：圖圖1112平衡位置平衡位置振動振動負負頻閃照相頻閃照相振子的運動振子的運動AOO AAOO A對對O點位移的方向點位移的方向 對對O點位移的大小點位移的大小 (4)圖象的含義：反映了振動物體相對平衡位置的位移圖象的含義：反映了振動物體相對平衡位置的位移隨隨 的變化規(guī)
4、律，彈簧振子的位移的變化規(guī)律，彈簧振子的位移時間圖象是一個時間圖象是一個 圖象。圖象。向右向右減小減小向左向左增大增大向左向左減小減小向右向右增大增大時間時間正正(余余)弦函數(shù)弦函數(shù) 3簡諧運動簡諧運動 (1)定義：質(zhì)點的位移與時間的關(guān)系遵從定義：質(zhì)點的位移與時間的關(guān)系遵從 函數(shù)的規(guī)函數(shù)的規(guī)律，即它的振動圖象律，即它的振動圖象(xt圖象圖象)是一條是一條 曲線的振動。曲線的振動。 (2)特點：簡諧運動是最簡單、最基本的振動，其振動過特點：簡諧運動是最簡單、最基本的振動，其振動過程關(guān)于程關(guān)于 對稱，是一種往復(fù)運動。對稱，是一種往復(fù)運動。 (3)簡諧運動的圖象：簡諧運動的圖象： 描述振動物體的描述
5、振動物體的 的變化規(guī)律。的變化規(guī)律。 簡諧運動的圖象是簡諧運動的圖象是 曲線，從圖象上可直曲線，從圖象上可直接看出不同時刻振動質(zhì)點的接看出不同時刻振動質(zhì)點的 大小和方向、大小和方向、 方向和方向和大小的變化趨勢。大小的變化趨勢。正弦正弦正弦正弦平衡位置平衡位置位移隨時間位移隨時間正弦正弦(或余弦或余弦)位移位移速度速度1下列運動中屬于機械振動的是下列運動中屬于機械振動的是()A樹枝在風(fēng)的作用下運動樹枝在風(fēng)的作用下運動B豎直向上拋出的物體的運動豎直向上拋出的物體的運動C說話時聲帶的運動說話時聲帶的運動D爆炸聲引起窗扇的運動爆炸聲引起窗扇的運動解析：解析：物體在平衡位置附近所做的往復(fù)運動屬于機械振
6、物體在平衡位置附近所做的往復(fù)運動屬于機械振動，故動，故A、C、D正確；豎直向上拋出的物體到最高點后正確；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，返回落地，不具有運動的往復(fù)性，因此不屬于機械振動，故故B錯誤。錯誤。答案：答案：ACD2下列運動性質(zhì)屬于簡諧運動的是下列運動性質(zhì)屬于簡諧運動的是 ()A勻變速運動勻變速運動B勻速直線運動勻速直線運動C非勻變速運動非勻變速運動 D勻加速直線運動勻加速直線運動解析：解析：簡諧運動的速度是變化的，簡諧運動的速度是變化的，B錯；加速度也錯；加速度也是變化的，是變化的，A、D錯，錯，C對。對。答案：答案：C3下列關(guān)于理想彈簧
7、振子的說法中正確的是下列關(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彈簧振子中的小球一旦振動起來就停不下來解析：解析：理想彈簧振子中彈簧的質(zhì)量可以忽略，小球體積忽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
8、，彈簧不能超出彈性限度，將不會停下來，而小球振動時，彈簧不能超出彈性限度，故故B、D正確，正確，A、C錯誤。錯誤。答案：答案：BD4. 如圖如圖1113所示是質(zhì)點做簡諧運動的所示是質(zhì)點做簡諧運動的 圖象。在圖象。在(04) 秒內(nèi)，秒內(nèi)，t_位移位移 最大，最大，t_位移最小。位移最小。解析：解析：位移是矢量，正負不表示大小，位移是矢量，正負不表示大小，只表示方向，位移為零時最小。只表示方向，位移為零時最小。答案：答案：1s,3 s2 s圖圖11135. 如圖如圖1114所示，小球套在光滑水平桿所示，小球套在光滑水平桿 上，與彈簧組上，與彈簧組 成彈簧振子，成彈簧振子，O為平衡位置，為平衡位置，
9、 小球在小球在O附近的附近的AB間做簡諧運動，設(shè)向右間做簡諧運動，設(shè)向右 為正方向，則：為正方向，則：(1)速度由正變負的位置在速度由正變負的位置在_。(2)位移為負向最大的位置在位移為負向最大的位置在_。解析：解析：速度由正變負的位置在速度由正變負的位置在A；因位移是矢量，做第；因位移是矢量，做第(2)問要看準(zhǔn)正方向，因正方向向右，所以位移為負向問要看準(zhǔn)正方向，因正方向向右，所以位移為負向最大的位置在最大的位置在B。答案：答案：(1)A(2)B圖圖1114 1彈簧振子應(yīng)滿足的條件彈簧振子應(yīng)滿足的條件 (1)質(zhì)量：彈簧質(zhì)量比小球質(zhì)量小得多，可以認為質(zhì)質(zhì)量：彈簧質(zhì)量比小球質(zhì)量小得多，可以認為質(zhì)量
10、只集中于振子量只集中于振子(小球小球)上。上。 (2)體積：彈簧振子中與彈簧相連的小球的體積要足體積：彈簧振子中與彈簧相連的小球的體積要足夠小，可以認為小球是一個質(zhì)點。夠小，可以認為小球是一個質(zhì)點。 (3)阻力：在振子振動過程中，忽略彈簧與小球受到阻力：在振子振動過程中，忽略彈簧與小球受到的各種阻力。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)?；傻膹椥韵薅葍?nèi)。 2簡諧運動的位移簡諧運動的位移 (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
11、向振子所在位置，大的有向線段表示，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。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(biāo)原點，以振動位移的表示方法：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。位置的位移可用該時刻振子所在位置的坐標(biāo)來表示。 3簡諧運動的速度簡諧運動的速度 (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)軸慢的物理量。在所建立的坐標(biāo)
12、軸(也稱為也稱為“一維坐標(biāo)系一維坐標(biāo)系”)上，上，速度的正負號表示振子運動方向與坐標(biāo)軸的正方向相同或速度的正負號表示振子運動方向與坐標(biāo)軸的正方向相同或相反。相反。 (2)特點：如圖特點：如圖1115所示為一簡諧運動的模型，振所示為一簡諧運動的模型，振子在子在O點速度最大，在點速度最大，在A、B兩點速度為零。兩點速度為零。圖圖1115 1一彈簧振子做簡諧運動，下列說法中正確的是一彈簧振子做簡諧運動，下列說法中正確的是() A若位移為負值，則速度一定為正值，加速度也一定若位移為負值，則速度一定為正值，加速度也一定為正值為正值 B振子通過平衡位置時，速度為零，加速度最大振子通過平衡位置時，速度為零，
13、加速度最大 C振子每次經(jīng)過平衡位置時，加速度相同，速度也一振子每次經(jīng)過平衡位置時，加速度相同，速度也一定相同定相同 D振子每次通過同一位置時，其速度不一定相同，但振子每次通過同一位置時，其速度不一定相同，但加速度一定相同加速度一定相同 審題指導(dǎo)審題指導(dǎo)解答本題時應(yīng)注意以下兩個方面：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。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。振子在同一位置的速度、加速度的大小和方向特點。 解析解析如圖所示，設(shè)彈簧振子在如圖所示，設(shè)彈簧振子在A、B之之間振動，間振動，O是它的平衡位置，并設(shè)向右為正。是它的平衡位置，并設(shè)
14、向右為正。在振子由在振子由O向向A運動過程中，振子的位移、速度為負值，加運動過程中，振子的位移、速度為負值，加速度為正值，故速度為正值，故A錯。振子通過平衡位置時，加速度為零，錯。振子通過平衡位置時，加速度為零，速度最大，故速度最大，故B錯。當(dāng)振子每次通過同一位置時，速度大小錯。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，故一樣，方向可能向左也可能向右，但加速度相同，故C錯，錯，D正確。正確。答案答案D (1)振子在某位置對應(yīng)的位移方向與加速度方向一定振子在某位置對應(yīng)的位移方向與加速度方向一定相反。相反。 (2)除最大位移處外，振子連續(xù)兩次經(jīng)過同一位置的除最大
15、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。速度大小相等，方向相反。 1圖象特點圖象特點 正正(余余)弦曲線。弦曲線。 2物理意義物理意義 描述振動質(zhì)點的位移隨時間的變化規(guī)律。描述振動質(zhì)點的位移隨時間的變化規(guī)律。 3獲取的信息獲取的信息 (1)任意時刻質(zhì)點的位移的大小和方向。如圖任意時刻質(zhì)點的位移的大小和方向。如圖1116所示，質(zhì)點在所示，質(zhì)點在t1、t2時刻的位移分別為時刻的位移分別為x1和和x2。 圖圖1116 (2)確定任意時刻質(zhì)點的振動方向：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，如圖方法是看下一時刻質(zhì)點的位置，如圖1117所示中所示中a點，下一時刻離
16、平衡位置點，下一時刻離平衡位置更遠，故更遠，故a此刻向上振動。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，判斷是遠離還是靠近平衡小比較：看下一時刻質(zhì)點的位置，判斷是遠離還是靠近平衡位置，若遠離平衡位置，則速度越來越小，加速度、位移越位置，若遠離平衡位置，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。越來越小。 名師點睛名師點睛不可認為振動圖象是振動質(zhì)點的運動軌跡。不可認為振動圖象是振動質(zhì)點的運動軌跡
17、。實際上振子是沿一條直線做往復(fù)運動。實際上振子是沿一條直線做往復(fù)運動。圖圖1117 2一質(zhì)點做簡諧運動的圖象如圖一質(zhì)點做簡諧運動的圖象如圖1118所示，該質(zhì)點所示，該質(zhì)點在在t3.5 s時刻時刻 ()圖圖1118A速度為正、加速度為正速度為正、加速度為正 B速度為負、加速度為負速度為負、加速度為負C速度為負、加速度為正速度為負、加速度為正 D速度為正、加速度為負速度為正、加速度為負審題指導(dǎo)審題指導(dǎo)(1)先畫出簡諧運動的模型及正方向；先畫出簡諧運動的模型及正方向；圖圖1119(2)由圖象看出質(zhì)點從由圖象看出質(zhì)點從B點開始運動；點開始運動；(3)在在3.5 s時質(zhì)點在時質(zhì)點在OB段，正在向正方向運
18、動。段，正在向正方向運動。 解析解析由圖象可知，質(zhì)點從正的最大位移處出發(fā)，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，由此知向平衡位置運動，由此知3.5 s時，質(zhì)點由平衡位置向正時，質(zhì)點由平衡位置向正的最大位移運動。由圖象可知在的最大位移運動。由圖象可知在t3.5 s時刻，質(zhì)點正時刻，質(zhì)點正向正方向運動，所以速度為正，此時質(zhì)點做減速運動，向正方向運動，所以速度為正，此時質(zhì)點做減速運動，所以加速度為負值，故選項所以加速度為負值，故選項D正確。正確。 答案答案D 解此類題時，首先要理解解此類題時，首先要理解xt圖象的意義，其次要把圖象的意義，其次要把xt圖象與質(zhì)點的實際振動過程聯(lián)系起來。
19、再把圖象與振圖象與質(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)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、振動方向等位置、振動方向等)，圖象上的一段對應(yīng)振動的一個過程，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。關(guān)鍵是判斷好平衡位置、最大位移及振動方向。 1速度、加速度、位移、動能、勢能的特點速度、加速度、位移、動能、勢能的特點 (1)振子經(jīng)過關(guān)于平衡位置振子經(jīng)過關(guān)于平衡位置O對稱對稱(OPOP)(如圖如圖11110所示所示)的兩點的兩點P、P時，速度的大小、加速度的大小、時，速度的大小、加速度的大小、位
20、移的大小、動能、勢能相等。位移的大小、動能、勢能相等。圖圖11110 (2)振子在對稱點速度的方向可以相同，也可以相反，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。加速度的方向一定相反。 2時間的對稱性時間的對稱性 振子由振子由P到到O所用時間等于由所用時間等于由O到到P所用時間；振子往所用時間；振子往復(fù)過程中通過同一段路程復(fù)過程中通過同一段路程(如如OP段段)所用時間相等。所用時間相等。 3周期性周期性 簡諧運動具有周期性，振子的位移、速度、加速度都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。做周期性變化。 3如圖如圖11111所示，一個做簡諧運所示，一個做簡諧運動的質(zhì)點，先后以同樣的速度通過相距動的質(zhì)點，先后以同樣的速度通過相距10 cm的的A、B兩點，歷時兩點，歷時0.5 s，過，過B點后再經(jīng)過點后再經(jīng)過t0.5 s，質(zhì)點，質(zhì)點以大小相等、方向相反的速度再次通過以大小相等、方向相反的速度再次通過B點，則質(zhì)點從離點，則質(zhì)點從離開開O點到再次回到點到再次回到O點歷時點歷時(O點為點為AB的中點的中點) () A0.5 s B1.0 s C2.0 s D4.0 s圖圖11111思路點撥思路點撥該題可按如下思路進行該題可按如下思路進行
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