高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第一册第1节 简谐运动课文ppt课件

这是一份高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第一册第1节 简谐运动课文ppt课件，共27页。PPT课件主要包含了往复运动，平衡位置，回复力，－kx，弹性势能等内容，欢迎下载使用。

1．知道机械振动和回复力的概念，了解弹簧振子的组成和振动情况。2．理解振动的平衡位置和位移，掌握简谐运动的特点以及回复力、加速度、速度随位移变化的规律。3．能用实验探究简谐运动的各种物理量的变化规律。4．体会简谐运动之美，能解释相关的生活现象。
知识点一　机械振动1．定义物体(或物体的某一部分)在某一位置附近的________称为机械振动，简称振动，这个位置称为________。2．平衡位置振动物体所受______为0的位置。
必备知识·自主预习储备
3．回复力(1)方向：总是指向________。(2)作用效果：总是要把振动物体拉回到________。(3)来源：回复力是根据力的作用效果命名的力。可能是几个力的合力，也可能是由某一个力或某一个力的分力来提供。
提醒　回复力是效果力，在受力分析中仍是重力、弹力、摩擦力等性质力，不要添加回复力。
体验1．思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)平衡位置即速度为零时的位置。(　　)(2)机械振动是匀速直线运动。(　　)(3)机械振动是物体在平衡位置附近所做的往复运动。(　　)
知识点二　简谐运动及其特征1．弹簧振子弹簧振子是一种理想模型，其主要组成部分是一个质量可以忽略不计的____和一个可视为质点的____。
2．简谐运动(1)定义：物体所受回复力的大小与位移大小成____，方向总是与位移方向相反的运动称为简谐运动。如弹簧振子的振动。(2)简谐运动的动力学特征：回复力F＝______。(3)简谐运动的运动学特征：加速度a＝______。(4)简谐运动中的能量：弹簧振子在振动中只有弹簧的弹力做功，系统的____和________相互转换，机械能守恒。
体验2．思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)弹簧振子是一种理想化的模型。(　　)(2)在F＝－kx中，负号表示方向，不表示大小。(　　)(3)弹簧振子的加速度方向一定与位移相同。(　　)3．填空弹簧振子的加速度随着位移的增大而____，随着位移的减小而____，在平衡位置处，加速度的大小为__。
如图所示，弹簧振子是一种理想模型，弹簧振子运动过程中不计阻力，因此弹簧振子的机械能守恒，已知弹簧的弹性势能与弹簧形变量的二次方成正比，试分析：
关键能力·情境探究达成
(1)弹簧振子的回复力由什么力提供。(2)振子在关于平衡位置O对称的A、B两点时速度、加速度的关系。
提示：(1)弹簧弹力。(2)A、B两点的速度大小相等，A、B两点的加速度大小相等、方向相反。
考点1　平衡位置与回复力1．机械振动的特点(1)物体在平衡位置附近做往复运动。(2)机械振动是一种周期性运动。2．对简谐运动的平衡位置的认识(1)从物体受力特点看：物体在平衡位置所受合力不一定为零，而是沿振动方向的合力为零。(2)从速度角度看：平衡位置是振动中速度最大的位置。
3．对回复力的理解(1)回复力的方向总是指向平衡位置。总与简谐运动位移的方向相反。(2)回复力的效果是使偏离平衡位置的物体返回到平衡位置，是产生振动的条件。(3)回复力可以是振动物体所受的某一个力，也可以是物体所受几个力的合力。4．简谐运动的位移位移是指相对平衡位置的位移，大小等于振子所在位置到平衡位置的距离，方向由平衡位置指向振子所在位置。
【典例1】　如图所示，对做简谐运动的小球M的受力情况分析正确的是(　　)A．重力、支持力、弹簧的弹力B．重力、支持力、弹簧的弹力、回复力C．重力、支持力、回复力、摩擦力D．重力、支持力、摩擦力、弹簧的弹力
A　[弹簧振子的简谐运动中忽略了摩擦力，C、D错；回复力为效果力，受力分析时不分析此力，B错；故小球只受重力、支持力及弹簧给它的弹力，A对。]
[跟进训练]1．(多选)关于振动物体的平衡位置，下列说法正确的是(　　)A．加速度改变方向的位置B．回复力为零的位置C．速度最大的位置D．合外力一定为零的位置
ABC　[振动物体在平衡位置回复力为零，而合外力不一定为零，在该位置加速度改变方向，速度达到最大值。故A、B、C正确，D错误。]
考点2　弹簧振子的振动1．简谐运动中相关量的变化规律(1)变化规律：当物体做简谐运动时，它偏离平衡位置的位移x、回复力F、加速度a、速度v、动能Ek、势能Ep及振动能量E，遵循一定的变化规律，可列表如下：
(2)两个转折点①平衡位置是速度大小、位移方向、回复力方向和加速度方向变化的转折点。②最大位移处是速度方向变化的转折点。(3)一个守恒：简谐运动过程中动能和势能之间相互转化，但总的能量守恒。
2．简谐运动的对称性如图所示，物体在A与B间运动，O点为平衡位置，任取关于O点对称的C、D两点，则有：(1)时间对称。(2)位移、回复力、加速度大小对称。(3)速率、动能对称。
【典例2】　如图所示，质量为m的物体A放在质量为M的物体B上，B与弹簧相连，它们一起在光滑水平面上做简谐运动，振动过程中，A、B之间无相对滑动，设弹簧的劲度系数为k，求当物体离开平衡位置的位移为x时，B对A的摩擦力大小。
[思路点拨]　(1)应用整体法、隔离法思考。(2)B对A的摩擦力是A做简谐运动的回复力。
规律方法　分析简谐运动应注意的问题(1)位移、速度、加速度和回复力都是矢量，它们要相同，必须大小相等、方向相同。(2)回复力是变力，大小、方向均发生变化，加速度也随之发生变化。(3)要注意简谐运动的周期性和对称性，由此判定振子可能的运动路径，从而确定各物理量及其变化情况。
[跟进训练]2．(多选)如图所示，一弹簧振子在一条直线上做简谐运动，第一次先后经过M、N两点时速度v(v≠0)相同，那么，下列说法正确的是(　　)A．振子在M、N两点所受弹簧弹力相同B．振子在M、N两点相对平衡位置的位移大小相等C．振子在M、N两点加速度大小相等D．从M点到N点，振子先做匀加速运动，后做匀减速运动
BC　[因位移、速度、加速度和弹力都是矢量，它们要相同，必须大小相等、方向相同。M、N两点关于O点对称，振子所受弹力应大小相等、方向相反，振子位移也是大小相等，方向相反，A错误，B正确；振子在M、N两点的加速度虽然方向相反，但大小相等，C正确；振子由M→O速度越来越大，但加速度越来越小，振子做加速运动，但不是匀加速运动；振子由O→N速度越来越小，但加速度越来越大，振子做减速运动，但不是匀减速运动，D错误。]
1．简谐运动属于(　　)A．匀变速直线运动 B．匀速直线运动C．匀速圆周运动 D．变速运动
学习效果·随堂评估自测
D　[做简谐运动的物体速度和加速度都时刻改变，故简谐运动属于变速运动。故选D。]
2．(多选)对于做简谐运动的弹簧振子，下述说法正确的是(　　)A．振子通过平衡位置时，速度最大B．振子在最大位移处时，速度最大C．振子在连续两次通过同一位置时，位移相同D．振子连续两次通过同一位置时，速度相同
AC　[振子经过平衡位置时速度最大，A正确；振子在最大位移处时速度最小，B错误；同一位置相对于平衡位置的位移相同，C正确；速度是矢量，振子连续两次通过同一位置时速度大小相等、方向相反，即速度不同，D错误。]
3．如图所示的弹簧振子，O点为它的平衡位置，当振子m离开O点，再从A点运动到C点时，振子离开平衡位置的位移是(　　)A．大小为OC，方向向左B．大小为OC，方向向右C．大小为AC，方向向左D．大小为AC，方向向右
B　[振子离开平衡位置，以O点为起点，C点为终点，位移大小为OC，方向向右。]
4．(新情境题，以斜面为背景，考查回复力)如图所示，一个小球在两个相对的光滑斜面之间往复运动，试说明这个小球是否做简谐运动。
[解析]　小球不做简谐运动。因为小球在同一斜面上运动的过程中，所受力为恒力，故为匀变速运动，而简谐运动是变加速运动，所以不可能做简谐运动。
[答案]　不做简谐运动，说明见解析