第二章《机械振动》课件 人教版（2019）高二物理选择性必修一

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册简谐运动精品课件ppt，共83页。PPT课件主要包含了思维导图，知识一简谐运动，知识四单摆，回复力和加速度，简谐运动的能量，第4节单摆，单摆的回复和特点，单摆的周期，T2r，kg·m2等内容，欢迎下载使用。
知识二 简谐运动的描述
知识三 简谐运动的回复力和能量
知识五 实验：用单摆测量重力加速度
知识六 受迫振动 共振
一、 弹簧振子及其位移—时间图像
例1.弹簧上端固定在O点，下端连接一小球，组成一个振动系统，如图所示，用手向下拉一小段距离后释放小球，小球便上下振动起来，关于小球的平衡位置，下列说法正确的是(　　)A．在小球运动的最低点B．在弹簧处于原长时的位置C．在小球位移最大时的位置D．在小球原来静止时的位置
第1节 简谐运动
解析 平衡位置是振动系统不振动时，小球(振子)处于平衡状态时所处的位置，可知此时小球所受的重力大小与弹簧的弹力大小相等，即mg＝kx，也即小球原来静止的位置，A、B错误，D正确；当小球处于平衡位置时，位移是零，在小球位移最大时，加速度最大，C错误．
对弹簧振子的说明弹簧振子有多种表现形式，对于不同的弹簧振子，在平衡位置处，弹簧不一定处于原长(如竖直放置的弹簧振子)，但运动方向上的合外力一定为零，速度也一定最大．
例2.(多选)如图甲所示，一弹簧振子在A、B间振动，取向右为正方向，振子经过O点时开始计时，其振动的x­t图像如图乙所示．则下列说法中正确的是(　　)A．t2时刻振子在A点B．t2时刻振子在B点C．在t1～t2时间内，振子的位移在增大D．在t3～t4时间内，振子的位移在减小
解析　振子在A点和B点时的位移最大，由于取向右为正方向，所以振子在A点时有正向最大位移，在B点时有负向最大位移，则t2时刻振子在A点，t4时刻振子在B点，故A正确，B错误；由题图乙可知，在t1～t2和t3～t4时间内振子的位移都在增大，故C正确，D错误．
第2节 简谐运动的描述
二、 描述简谐运动的物理量及其关系
1．振幅、周期和频率(1)周期和频率
(2)全振动的特征①物理量特征：完成一次全振动时，位移(x)、速度(v)同时与初始状态相同．②时间特征：历时一个周期T.③路程特征：为振幅A的4倍．(3)简谐运动中振幅和位移、路程、周期(频率)的关系①振幅与位移：振动中的位移是矢量，振幅是标量．在数值上，振幅与振动物体的最大位移的大小相等，在同一简谐运动中振幅是确定的，而位移随时间做周期性的变化．
2．简谐运动的对称性和周期性(1)对称性①瞬时量的对称性：各物理量关于平衡位置对称．以水平弹簧振子为例，振子通过关于平衡位置对称的两点时，位移、速度、加速度的大小均相等．②过程量的对称性：振动质点来回通过相同的两点间的时间相等，如tBC＝tCB；质点经过关于平衡位置对称的等长的两线段的时间相等，如tBC＝tB′C′，如图所示．
例3.弹簧振子在BC间做简谐运动，O为平衡位置，BC间距离为10 cm，由B→C运动时间为1 s，则(　　)A．从B开始经过0.25 s，振子通过的路程是2.5 cmB．经过两次全振动，振子通过的路程为80 cmC．该振子任意1 s内通过的路程都一定是10 cmD．振动周期为2 s，振幅为10 cm
例4.　(多选)弹簧振子在A、O、B之间做简谐运动，如图所示，O为平衡位置，测得A、B间距为8 cm，完成30次全振动所用时间为60 s．则(　　)A．振动周期是2 s，振幅是8 cmB．振动频率是2 HzC．振子完成一次全振动通过的路程是16 cmD．振子过O点时计时，3 s内通过的路程为24 cm　
解析 A、B之间的距离为8 cm，则振幅是4 cm，故A错误；T＝2 s，f＝0.5 Hz，故B错误；振子完成一次全振动通过的路程是4A，即16 cm,3 s内运动了1.5个周期，故总路程为24 cm，故C、D正确．
三、 简谐运动的表达式
1．简谐运动的表达式x＝Asin(ωt＋φ)．
2．各物理量的含义(2)φ表示t＝0时，做简谐运动的物体所处的状态，称为初相位或初相．ωt＋φ代表做简谐运动的物体此时正处于一个运动周期中的哪个状态，叫作相位．
3．从函数关系式中得到的振动信息
特别提醒：关于相位差Δφ＝φ1－φ2的说明．(1)取值范围：－π≤Δφ≤π.(2)Δφ＝0，表明两振动步调完全相同，称为同相．Δφ＝π，表明两振动步调完全相反，称为反相．(3)Δφ>0，表示振动1比振动2超前．ΔφvNB．重力势能EpP