高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册1 简谐运动教学课件ppt

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摆动的摆钟、上下浮动的浮标、朱德的扁担这些运动的共同点是什么？
机械振动：我们把物体或物体的一部分在平衡位置(中心位置）附近的往复运动称为机械振动，简称振动
物体原来静止时的位置, 所受合力为0 （一般情况下指物体在没有振动时所处的位置）
二.弹簧振子------理想化模型
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。
1.弹簧振子：理想条件下，轻弹簧和小球（振子）所组成的系统.
2.特点(理想条件)：①忽略阻力 ②振子足够小，小球可视为质点 ③质量集中与振子上 ④最大位移在弹簧弹性限度内
3.平衡位置：小球所受合力为 0的位置
弹簧原长处，一定是平衡位置吗
思考：如图所示，弹簧分别水平和竖直放置，小球在平衡位置时受力情况如何呢？
思考：弹簧分别水平和竖直放置，小球在平衡位置时，弹簧状态如何？
水平放置弹簧是原长竖直放置弹簧是拉伸状态
二.弹簧振子------振子振动过程中F合、 a、 X、v方向及大小变化情况
B O A
二.弹簧振子-----振子振动过程中F合、 a、 X、v方向及大小变化情况
三.弹簧振子的位移-时间图像
我们以小球的平衡位置为坐标原点 O，沿着它的振动方向建立坐标轴，规定水平向右为正方向。
1.振子位移X：指由平衡位置指向某一振动位置的有向线段
2.坐标原点?：平衡位置
3.横坐标?：振动时间
4.纵坐标?：振子偏离平衡位置的位移
从获得的弹簧振子的 x-t 图像可以看出，小球位移与时间的关系似乎可以用正弦函数来表示。是不是这样呢？
验证方法一：假定曲线是正弦曲线，测量它的振幅和周期，写出对应的正弦函数的表达式。在图 2.1-3 的曲线中选小球的若干个位置，用刻度尺在图中测量它们的纵坐标（位移），将每一个位移对应的振动时间代入表达式求出函数值，比较这一函数值与测量值，看一看二者是否相等。
验证方法二：测量小球在各个位置的横坐标和纵坐标。把测量值输入计算机中拟合，作出这条曲线，看一看小球的位移—时间关系是否可以用正弦函数表示。
验证结果：小球位移与时间的关系是正弦函数关系。
简谐运动：如果物体的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图像（x-t 图像）是一条正弦曲线，这样的振动是一种简谐运动。简谐运动是最简单最基本的振动。
从图像中我们能获得什么信息呢?
①某一时刻该振子的位移大小和方向②某一时刻该振子的瞬时速度、加速度方向及大小的变化趋势③某一段时间内振子运动的路程④简谐运动的周期⑤某一时刻的振动方向
一.机械振动二.弹簧振子------理想化模型1.弹簧振子2.特点(理想条件)3.平衡位置三.弹簧振子的位移-时间图像四.简谐运动
例1：简谐运动属于下列哪一种运动（   ）A.匀速直线运动 B.匀变速直线运动 C.匀变速曲线运动 D.加速度改变的变速运动
例2：（多选）弹簧振子做简谐运动的过程中，有两点A、A′关于平衡位置对称，则振子(　　 )A．在两点处的位移相同　　　　　　　　　B．在两点处的速度可能相同C．在两点处的速率一定相同 D．在两点处的动能一定相同
例3.如图甲所示,弹簧振子以点O为平衡位置,在A、B两点之间做简谐运动。取向右为正方向,振子的位移x随时间t的变化如图乙所示,下列说法正确的是 (　　)
A.t=0.2s时,振子在点左侧10 cm处B.t=0.1s和t=0.3s时,振子的速度相同C.t=0.5s和t=0.7s时,振子的加速度相同D.从t=0.2s到t=0.4s,系统的势能逐渐增加
例4.(多选)如图所示，一弹簧振子做简谐运动，下列说法正确的是（ ）A.若位移为负值，则加速度一定为正值B.振子通过平衡位置时，速度为零，位移最大C.振子每次经过平衡位置时，位移相同，速度也一定相同D.振子每次通过同一位置时，其速度不一定相同，但位移一定相同