高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册6 反冲现象 火箭学案

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册6 反冲现象 火箭学案，共5页。学案主要包含了弹簧振子等内容，欢迎下载使用。

1.了解机械振动的概念，知道弹簧振子是一种理想化模型，理解弹簧振子的平衡位置(重点)。2.理解简谐运动的概念和特点，知道简谐运动的图像特征(重点)。
3.会利用简谐运动的图像分析振子的位移和速度的变化情况(重难点)。
一、弹簧振子
如图所示的装置，把小球向右拉到B点后释放，可以观察到小球左右运动了一段时间，最终停止运动。
(1)小球的运动具有什么特点？为什么小球最终停止运动？
(2)在横杆上涂上一层润滑油，重复刚才的实验，观察到的结果与第一次实验有何不同？
(3)猜想：如果小球受到的阻力忽略不计，弹簧的质量比小球的质量小得多，也忽略不计，实验结果如何？
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知识梳理：
1．机械振动：物体或物体的一部分在一个位置附近的________运动，简称振动。
2．平衡位置：振动的物体在振动方向上所受合力为________的位置。
3．弹簧振子
(1)由________和________组成的系统，有时也简称振子，是一个____________模型。
(2)小球与弹簧组成的振动系统看成弹簧振子的条件
①弹簧为轻质弹簧，不计弹簧的质量，可认为质量集中于小球。
②不计摩擦阻力和空气阻力。
③小球从平衡位置被拉开的距离在弹簧弹性限度内。
深化总结：
对平衡位置的理解
(1)弹簧振子的平衡位置是振子不振动时，小球静止的位置，
①如图甲，水平方向弹簧振子：弹簧弹力为零时的位置。
②如图乙，竖直方向弹簧振子：弹簧的拉力与重力平衡时的位置。
③如图丙，光滑斜面上的弹簧振子：弹簧拉力与重力沿斜面向下的分力平衡时的位置。
(2)弹簧振子的平衡位置是振动过程中，小球的速度最大的位置。
二、弹簧振子的位移—时间图像 简谐运动
如图所示，在弹簧振子的小球上固定安置一记录用的铅笔P，在下面放一条白纸带，铅笔可在纸上留下痕迹。
请思考：(1)振子振动时白纸不动，画出的轨迹是怎样的？
(2)振子振动时匀速拖动白纸，画出的轨迹又是怎样的？
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知识梳理：
1．振子的位移：以________________为坐标原点，指向小球所在位置，即振动小球的位置坐标反映了小球相对于________位置的位移。
2．振动图像(x－t图像)
(1)x－t图像：用横轴表示小球运动的________，纵轴表示小球离开________位置的位移(x)，描绘出的小球在平衡位置附近________________时的________随________变化的x－t图像，即为振动图像，如图所示。
(2)图像的物理意义：反映了振子位移随时间变化的规律，它________(选填“是”或“不是”)振子的运动轨迹。
3．简谐运动：物体的位移与时间的关系遵从________________的规律，振动图像(x－t图像)是一条________________。
思考与讨论：
如图所示为弹簧振子振动时的x－t图像，试分析：
(1)t1和t2时刻小球分别位于哪个位置？
(2)t1～t2时间内位移和速度各如何变化？
(3)t2～t3时间内位移和速度各如何变化？((2)(3)问从大小和方向两方面描述)
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深化总结：
由振动图像(x－t图像)获取的信息
1．位移及变化
(1)确定某一时刻的位移如图所示，质点在t1、t2时刻的位移分别为x1和－x2。
(2)质点位移的变化情况：靠近平衡位置的过程中，位移减小，平衡位置处最小(为零)；远离平衡位置的过程中，位移增大，最远点位移最大。
2．速度及变化
(1)运动方向的确定。根据下一时刻质点的位移确定运动方向，如图中的a点，下一时刻质点离平衡位置更远，故a点对应时刻质点向正方向远离平衡位置运动。
(2)质点速度大小的变化情况
①根据下一时刻质点的位移，判断是远离还是靠近平衡位置。若远离平衡位置，则速度越来越小，位移越来越大；若靠近平衡位置，则速度越来越大，位移越来越小。
②根据x－t图像的斜率判断速度的大小和方向。斜率越大，则速度越大，斜率越小，则速度越小；斜率为正，则速度沿所选的正方向，斜率为负，则速度沿负方向。
总结：
一、(1)小球的运动具有往复性。小球因为受到阻力的作用最终停止运动。
(2)小球往复运动的次数增多，运动时间变长。
(3)小球将持续地在AB间做往复运动。
知识梳理
1．往复 2.0
3．(1)小球 弹簧 理想化
二、(1)轨迹是一条平行于振子运动方向的直线。
(2)轨迹是一条正弦曲线。
知识梳理
1．平衡位置 平衡
2．(1)时间(t) 平衡 往复运动
位移 时间
(2)不是
3．正弦函数 正弦曲线
思考与讨论
(1)t1时刻小球位于正向最大位移处，t2时刻小球位于平衡位置。
(2)位移为正，在减小，速度增大，方向为负。
(3)位移为负，在增大，速度减小，方向为负。