人教版（2019）物理选修一第二章第1节 简谐运动 (13)教学课件PPT

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册简谐运动教学课件ppt，共22页。PPT课件主要包含了问题导入，简谐运动，-x2等内容，欢迎下载使用。
钟摆来回摆动，水中浮标上下浮动，担物行走时扁担下物体的颤动，树梢在微风中的摇摆……在生活中我们会观察到很多类似这样的运动。这些运动的共同点是什么?
共同点是：总是在某一位置附近做往复性的运动。
A B
(1)定义：物体(或物体的一部分)总是在某一位置附近的往复运动，叫机械振动，简称振动。
(2)特征：第一，“中心位置”即平衡位置，也是振动物体静止时的位置；第二，运动具有往复性。
思考：如图所示的装置，把小球向右拉开一段距离后释放，可以观察到小球左右运动了一段时间，最终停止运动.
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.
(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？
小球将持续地做往复运动.
小球往复运动的次数增多，运动时间变长.
(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？
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。小球和弹簧组成的系统称为弹簧振子。
①弹簧振子是一个理想化模型：
②弹簧振子模型：水平弹簧振子，竖直弹簧振子。
思考：如图甲、乙所示.空气阻力及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可以忽略.水平弹簧振子和竖直弹簧振子的小球处于平衡位置时，弹簧可能处于什么状态呢？
小结：要先根据弹力方向与运动方向是否相同，来判断的小球速度的变化情况。接着根据弹力是增大还是减小，来判断小球的加速度变化情况。
1.振动系统看成弹簧振子的条件(1)弹簧的质量比小球的质量小得多，可以认为质量集中于振子.(2)构成弹簧振子的小球体积足够小，可以认为小球是一个质点.(3)摩擦力（阻力）可以忽略.(4)小球从平衡位置被拉开的距离在弹性限度内.2.弹簧振子的振动分析位移及其变化：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运动时，位移增大；当振子由最大位移处向平衡位置运动时，位移减小.
【例1】(多选)如图所示的弹簧振子，O点为它的平衡位置，关于振子的运动，下列说法正确的是A．振子从A点运动到C点时位移大小为OC，方向向右B．振子从C点运动到A点时位移大小为CA，方向向右C．振子从A点运动到C点的过程中，速度在增大，加速度在减小D．振子从A点运动到O点的过程中，速度先增大后减小，加速度先减小后增大
【针对训练1】如图为一个水平方向的弹簧振子，小球在MN间做简谐运动，O是平衡位置.关于小球的运动情况，下列描述正确的是A.小球经过O点时速度为零B.小球经过M点与N点时有相同的加速度C.小球从M点向O点运动过程中，加速度增大，速度增大D.小球从O点向N点运动过程中，加速度增大，速度减小
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。（以水平弹簧振子为例：规定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。)2．位移—时间图像横坐标表示振子振动的时间，纵坐标表示振子相对平衡位置的位移。3．物理意义反映了振子的位移随时间的变化规律。
三、弹簧振子的位移—时间图像
思考：在视频中纸带如果不动得到的是怎样的图象？拉动的纸带要满足什么条件才能得到视频中的图象？
在坐标系中标出各时刻小球球心的位置，就构成了小球的位移x随时间t变化的图像，物理上把它叫做振动图像。
(1)定义：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，这样的振动叫作简谐运动。(2)特点：①简谐运动是最基本、最简单的振动。②简谐运动的位移随时间按正弦规律变化，所以它不是匀变速运动，是变力作用下的变加速运动。
随着振子的运动，A到B，位移减小。
由简谐运动的图像获取的信息(1)任意时刻质点的位移的大小和方向如图所示，质点在t1、t2时刻的位移分别为x1和－x2.
(2)任意时刻质点的运动方向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.
(3)任意时刻质点的速度、加速度、位移的变化情况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，加速度、位移越来越大；若靠近平衡位置，则速度越来越大，加速度、位移越来越小.
2.是某质点做简谐运动的振动图像。根据图像中的信息，回答下列问题。(1)质点离开平衡位置的最大距离有多大？(2)在1.5s和2.5s这两个时刻，质点的位置在哪里？质点向哪个方向运动？(3)质点相对于平衡位置的位移方向在哪些时间内跟它的瞬时速度的方向相同？在哪些时间内跟瞬时速度的方向相反？(4）质点在第2s末的位移是多少？(5)质点在前2s内运动的路程是多少？
都在距离平衡位置约7cm处，分别位于平衡位置两侧。
【针对训练3】(多选)如图乙所示为某质点做简谐运动的位移－时间图像，若t＝0时，质点正经过O点向b运动，则下列说法正确的是A.质点在0.7 s时，正在远离平衡位置运动B.质点在1.5 s时的位移达到最大C.1.2 s到1.4 s，质点的位移在增大D.1.6 s到1.8 s，质点的位移在增大