高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册1 简谐运动课文ppt课件

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册1 简谐运动课文ppt课件，共33页。PPT课件主要包含了第一节简谐运动，梳理主干新知初感悟，对弹簧振子的理解，弹簧振子的振动分析，典例一，简谐运动及其图像，简谐运动的理解，简谐运动的图像，典例二，基础练习等内容，欢迎下载使用。
一、弹簧振子1、振子模型：如图所示，如果球与杆之间的摩擦可以忽略，且弹簧的质量与小球的质量相比也可以忽略，则该装置为弹簧振子。
2、平衡位置：振子原来静止时的位置。3、机械振动振子在平衡位置附近所做的往复运动，简称振动。4、振动特点：振动是一种往复运动，具有周期性和往复性。
如图，把一个有小孔的小球连接在弹簧的一端，弹簧的另一端固定，小球套在光滑的杆上，能够自由滑动。弹簧的质量与小球相比可以忽略。小球运动时空气阻力很小，也可以忽略。弹簧未形变时，小球所受合力为0，处于平衡位置。把小球拉向右方，然后放开，它就在平衡位置附近运动起来。
小球和弹簧组成的系统称为弹簧振子，是理想化模型，应满足什么条件？如何理解弹簧振子的平衡条件？
1、弹簧振子是由小球和弹簧构成的系统。2、弹簧振子的平衡位置：既是振子原来静止时的位置，也是振动中合力为0，即受力平衡的位置。
1、位移及其变化位移指相对平衡位置的位移，由平衡位置指向振子所在的位置。当振子从平衡位置向最大位移处移动时，位移增大；当振子由最大位移处向平衡位置移动时，位移减小。2、速度及其变化振子在平衡位置处速度最大，在最大位移处速度为零。振子由平衡位置向最大位移处运动时，速度减小；振子由最大位移处向平衡位置运动时，速度增大。
二、弹簧振子的位移——时间图像
建立坐标系：以小球的平衡位置为坐标原点，沿着它的振动方向建立坐标轴。小球在平衡位置右边时它对平衡位置的位移为正，在左边时为负。如图。
【演示】小球位移与时间的关系
如图，弹簧振子的频闪照片。弹簧振子位移—时间图像的获得过程：①建立坐标系：以小球的平衡位置为坐标原点，沿着它的振动方向建立坐标轴，规定小球在平衡位置右边时，位移为正，在平衡位置左边时，位移为负。
②绘制图像：用频闪照相的方法来显示振子在不同时刻的位置，得到如图所示的图像。③分析：因为摄像底片做匀速运动，底片运动的距离与时间成正比。因此，可用底片运动的距离代表时间轴，振子的频闪照片反映了不同时刻振子离开平衡位置的位移，也就是位移随时间变化的规律。【结论】图像的含义：反映了振动物体相对于平衡位置的位移随时间变化的规律，弹簧振子的位移——时间图像是一个正(余)弦函数图像。
对弹簧振子的说明：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。
3、简谐运动的图像(如图所示)(1)简谐运动的图像是振动物体的位移随时间的变化规律。(2)简谐运动的图像是正弦(或余弦)曲线，从图像上可直接看出不同时刻振动质点的位移大小和方向、速度大小和方向的变化趋势。
简谐运动与我们熟悉的匀速运动比较，速度有何不同的特点？如何判断一个物体的运动是不是简谐运动？描述运动的物理量速度、加速度在简谐运动中具有哪些特征？
1、简谐运动的特点：简谐运动是最简单、最基本的振动，其振动过程关于平衡位置对称，是一种往复运动。弹簧振子的运动就是简谐运动。
2、简谐运动的位移位移的表示方法：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。
3、简谐运动的速度（1）物理含义：速度是描述振子在平衡位置附近振动快慢的物理量。在所建立的坐标轴（也称“一维坐标系”）上，速度的正负号表示振子运动方向与坐标轴的正方向相同或相反。（2）特点：如图所示为一简谐运动的模型，振子在O点速度最大，在A、B两点速度为零。
1、简谐运动的图像是振动物体的位移随时间的变化规律。2、简谐运动的图像是正弦(或余弦)曲线，从图像上可直接看出不同时刻振动质点的位移大小和方向、速度大小和方向的变化趋势。
3、根据振动图像获取信息（1）可直接读出振子在某一时刻相对于平衡位置的位移大小和位移方向：位于t轴上方的x值表示位移为正，位于t轴下方的x值表示位移为负。（2）可计算出振子一段时间内的路程。（3）可判断某一时刻振动物体的速度方向和加速度方向以及它们的大小和变化趋势。
解题思路：从图象可以看出，t＝0时刻，振子在正的最大位移处，因此是从正的最大位移处开始计时画出的图象，A项正确，E项错误；t1时刻以后振子的位移为负，因此是通过平衡位置向负方向运动，B项错误；t2时刻振子在负的最大位移处，因此可以说是在最大位移处，C项正确；t3时刻以后，振子的位移为正，所以该时刻正通过平衡位置向正方向运动，D项正确答案：ACD
1、下列所述振动系统不可看成弹簧振子的是( ) A.如图甲所示，竖直悬挂的轻弹簧与小铅球组成的系统B.如图乙所示，放在光滑斜面上的铁块与轻弹簧组成的系统C.如图丙所示，光滑水平面上，两根轻弹簧系住一个小钢球组成的系统D.蹦极运动中的人与弹性绳组成的系统
答案：D解析：选项ABC都满足弹簧振子的条件，ABC不符合题意；选项D中人受空气的阻力不可忽略，且人不能看成质点，故该系统不可看成弹簧振子，D符合题意。
2、关于简谐运动的位移、加速度和速度的关系，下列说法正确的是( )A.位移减小时，加速度减小，速度也减小B.位移方向总是与加速度方向相反，与速度方向相同C.物体的运动方向指向平衡位置时，速度方向与位移方向相反；背离平衡位置时，速度方向与位移方向相同D.物体向负方向运动时，加速度方向与速度方向相同；向正方向运动时，加速度方向与速度方向相反
答案：C解析：位移减小时，加速度减小，速度增大，A错误；位移方向总是与加速度方向相反，物体的运动方向指向平衡位置时，速度方向与位移方向相反，背离平衡位置时，速度方向与位移方向相同，可得BD错误，C正确。
3、某弹簧振子的振动图象如图所示。根据图象判断,下列说法正确的是( )A.第1s内振子相对于平衡位置的位移与速度方向相反B.第2s末振子相对于平衡位置的位移为-20cmC.第2s末和第3s末振子相对于平衡位置的位移均相同,但瞬时速度方向相反D.第1s内和第2s内振子相对于平衡位置的位移方向相同,瞬时速度方向相反
答案：D解析：第1s内振子相对于平衡位置的位移为正方向,速度方向也为正方向,A错;第2s末振子在平衡位置,位移为零,B错;第3s末振子相对于平衡位置的位移为-20cm,所以C错;第2s内振子相对于平衡位置的位移方向是正方向,速度方向为负方向,所以D正确。
4、如图所示,小球做简谐运动的过程中,图中两点 关于平衡位置对称,则物体( )A.在A点和A'点的位移相同B.在两点处的速度可能相同C.在两点处的势能一定相同 D.在两点处的动能一定相同