人教版 (2019)选择性必修 第一册简谐运动评课ppt课件

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简谐运动1第二章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)。学习目标内容索引一、弹簧振子二、简谐运动及其图像< 一 >弹簧振子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.弹簧振子：由 和 组成的系统，有时也简称为振子(如图)。说明：弹簧振子是一个理想化模型，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。3.平衡位置：物体原来静止时的位置。如上图中水平方向的弹簧振子，弹簧未形变时，小球所受合力为 ，处于平衡位置。往复小球弹簧0弹簧振子的平衡位置一定在弹簧的原长位置吗？请结合竖直悬挂的弹簧振子进行分析(小球的质量为m，重力加速度为g，弹簧的劲度系数为k)，如图所示。答案　不一定。如竖直悬挂的弹簧振子，当mg＝kΔx，即重力与弹力的合力为零时，小球位于平衡位置，如图所示。思考与讨论拓展　如图所示，若弹簧振子位于倾角为α的光滑的斜面上，其处于平衡位置时满足什么条件？答案　当mgsin α＝kΔx时，小球位于平衡位置。弹簧振子平衡位置的判断方法(1)振动系统不振动，小球原来处于静止时的位置。(2)振子振动过程中，(振动方向上)合力为零的位置，此时(该方向上)小球的加速度为零，速度最大。提炼·总结(1)乒乓球在地面上的上下运动是一种机械振动。(　　)(2)弹奏吉他时琴弦的运动是机械振动。(　　)(3)机械振动是匀变速直线运动。(　　)(4)平衡位置即为速度为零的位置。(　　)×√××返回< 二 >简谐运动及其图像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.建立坐标系：以小球的 为坐标原点，用横坐标表示_________ ，纵坐标表示小球 ，描绘出的图像就是 的图像，即x－t图像，如图所示。平衡位置平衡平衡位置振子运动的时间(t)离开平衡位置的位移(x)位移随时间变化3.简谐运动(1)定义：如果物体的位移与时间的关系遵从 的规律，即它的振动图像(x－t图像)是一条 曲线，这样的振动是一种简谐运动。(2)简谐运动是最基本的振动。弹簧振子中小球的运动就是简谐运动。注意：简谐运动的振动图像描述了物体的位移随时间变化的规律，不是物体的运动轨迹。正弦函数正弦1.如图所示为水平弹簧振子振动时的x－t图像，试分析：(1)t1和t2时刻小球分别位于哪个位置？答案　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。思考与讨论(2)t1~t2时间内位移和速度各如何变化？答案　位移为正，在减小，速度增大，方向为负。(3)t2~t3时间内位移和速度各如何变化？[(2)(3)问分别从大小和方向两方面描述]答案　位移为负，在增大，速度减小，方向为负。2.请结合图像分析在M'与M间做简谐运动的振子的位移、速度、加速度并填写表格。0最大增大最大减小减小增大减小0减小最大减小0　(2024·仙桃市高二期中)如图所示为获取弹簧振子的位移—时间图像的一种方法，改变纸带运动的速度，下列说法正确的是A.如果纸带不动，作出的振动图像仍然是正弦曲线B.如果纸带不动，作出的振动图像是一段线段C.图示时刻，小球正经过平衡位置向左运动D.若纸带运动的速度不恒定，则纸带上描出的仍然是简谐运动的图像√　如图所示，滑块在M、N之间做简谐运动。以平衡位置O为原点，建立Ox轴，向右为x轴正方向。若滑块位于N点时开始计时，则其振动图像为√　如图甲所示，一弹簧振子在A、B之间做简谐运动，O点为小球静止的位置，其振动图像如图乙所示，规定向右的方向为正方向，试根据图像分析以下问题：(1)在t＝0时刻，小球所处的位置为　　　　(选填“A点”“O点”或“B点”)，正在向　　　　(选填“左”或“右”)运动。 O点右(2)A、B两点间的距离为　　 cm。 6(3)在图乙中，小球在t＝1 s、t＝2 s和t＝3 s时所处的位置依次是　　　　、　　　　______和　　　(均选填“A点”“O点”或“B点”)。 B点O点A点(4)在t＝2 s时，小球速度的方向与t＝0时速度的方向　　　(选填“相同”或“相反”)。 相反(5)小球在前4 s内的位移等于　　　 cm，其路程为　　　 cm。 012拓展　0~1 s内位移与速度方向是否相同？1~2 s内呢？答案　0~1 s内位移为正，速度为正，方向相同；1~2 s内位移为正，速度为负，方向相反。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。斜率绝对值越大，则速度越大，斜率绝对值越小，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。 　在水平方向上做简谐运动的弹簧振子在某段时间内速度越来越大，则这段时间内A.小球的位移越来越大B.小球正在离开平衡位置C.小球的加速度越来越大D.小球的速度方向与位移方向一定相反√返回< 三 >课时对点练对一对答案123456789101112考点一　机械振动及弹簧振子1.(多选)关于机械振动的位移和平衡位置，以下说法正确的是A.做机械振动的物体必有一个平衡位置B.机械振动的位移是以平衡位置为起点的位移C.机械振动的物体运动的路程越大，发生的位移也越大D.机械振动的位移是指振动物体偏离平衡位置最远时的位移基础对点练√√1234567891011答案121234567891011答案122.(多选)如图所示，弹簧下端悬挂一钢球，上端固定，它们组成一个振动的系统。开始时钢球静止，现用手把钢球向上托起一段距离，然后释放，钢球便上下振动起来，若以竖直向下为正方向，下列说法正确的是 A.钢球的最低处为平衡位置B.钢球原来静止时的位置为平衡位置C.钢球振动到距原静止位置下方3 cm处时位移为3 cmD.钢球振动到距原静止位置上方2 cm处时位移为2 cm√1234567891011答案√121234567891011答案12考点二　简谐运动及其图像1234567891011答案3.(多选)(2024·德化市第二中学高二月考)一质点做简谐运动的x－t图像如图所示。下列说法正确的是A.该图像是从平衡位置开始计时画出的B.t1时刻小球正通过平衡位置向正方向运动C.t2时刻小球的位移最大D.t3时刻小球正通过平衡位置向正方向运动√√121234567891011答案121234567891011答案4.某质点的振动图像如图所示，该质点的速度方向始终沿x轴正方向的时间段为A.0~2 sB.1~3 sC.2~4 sD.3~5 s√121234567891011答案5.(多选)如图所示为某物体做简谐运动的图像，下列说法中正确的是A.由P→Q位移在增大B.由P→Q速度在增大C.由M→N位移是先减小后增大D.由M→N位移始终减小√√121234567891011答案121234567891011答案6.(2024·白银市第九中学高二月考)弹簧振子在光滑水平面上做简谐运动，其振动图像如图所示。下列说法正确的是A.图线上某点的切线的斜率是弹簧振子在该时刻的 加速度B.在1~2 s时间内和3~4 s时间内，弹簧振子的位移方 向跟瞬时速度方向相同C.弹簧振子在前2 s内通过的路程是20 cmD.弹簧振子在第2 s末的位移大小是10 cm√121234567891011答案121234567891011答案7.如图所示，放有小铁块的水杯静止浮于水面上，现将水杯沿竖直方向提起少许，由静止释放并开始计时，在初始的一段时间内水杯在竖直方向的运动近似为简谐运动。取竖直向上为正方向，下面关于水杯的v-t、x-t图像正确的是√121234567891011答案128.(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.小球通过平衡位置时，速度为零，位移最大C.小球每次经过平衡位置时，位移相同，速度也一定相同D.小球每次经过同一位置时，其速度不一定相同，但位移一定相同√能力综合练1234567891011答案√121234567891011答案129.在水平方向上做简谐运动的质点，其振动图像如图所示。若取向右为正方向，则质点的位移向左且速度向右的时间段是A.0到1 s内B.1 s到2 s内C.2 s到3 s内D.3 s到4 s内√1234567891011答案121234567891011答案10.(2024·玉林市四校高二期中)图甲是以O点为平衡位置，在A、B两点间做简谐运动的弹簧振子，图乙为该弹簧振子的振动图像， 由图可知下列说法正确的是A.在t=0.2 s时，小球一定运动 到B位置B.在t=0.1 s与t=0.3 s两个时刻， 小球的速度相同C.从t=0到t=0.2 s的时间内，小球的速度不断减小D.在t=0.2 s与t=0.6 s两个时刻，小球的加速度相同√121234567891011答案121234567891011答案11.(多选)如图甲所示，在弹簧振子的小球上安装一记录用的铅笔P，在下面放一条白纸带，当小球振动时沿垂直于振动方向匀速拉动纸带，铅笔P就在纸带上画出一条振动曲线。若振动曲线如图乙所示，由图像可知下列说法正确的是A.小球偏离平衡位置的最大 距离为10 cmB.1 s末到5 s末小球通过的路程为40 cmC.2 s末和4 s末小球的位移相等，运动方向也相同D.1 s末和3 s末弹簧的长度相同√√121234567891011答案121234567891011答案尖子生选练12.(多选)一弹簧振子沿x轴振动，小球运动的最大位移为4 cm，小球的平衡位置位于x轴上O点，如图甲所示，图中的a、b、c、d为四个不同的振动状态，黑点表示小球的位置，黑点上的箭头表示运动的方向。如图乙给出的①②③④四条振动图线，可用于表示小球的振动图像的是A.若规定状态a时t＝0，则①可表示小球的振动图像B.若规定状态b时t＝0，则②可表示小球的振动图像C.若规定状态c时t＝0，则③可表示小球的振动图像D.若规定状态d时t＝0，则④可表示小球的振动图像√√121234567891011答案返回12