高中物理课件简谐运动.ppt

第 十 一 章 第 1 节 新知预习 巧设计 名师课堂 一点通 创新演练 大冲关 随堂检测 归纳小结 课下作业 综合提升 要点一 要点二 要点三 返回 返回 返回 1.知道什么是弹簧振子，理解振动的 平衡位置和位移。 2.知道弹簧振子的位移时间图象， 知道简谐运动的过程及其图象。 3.通过对简谐运动图象的绘制，认识 简谐运动的特点。 返回 1弹簧振子 (1)平衡位置：振子原来 时的位置。 (2)机械振动： 振子在 附近所做的 运动，简称 。 静止 平衡位置 往复振动 返回 (3)振子模型： 图1111 如图1111所示，如果球与杆之间的摩擦可以 ，且弹簧的质量与小球的质量相比也可以 ，则 该装置为弹簧振子。 (4)振动特点：振动是一种往复运动，具有 和 。 忽略忽略 周期性 往复性 返回 2弹簧振子的位移一时间图象 (1)建立坐标系：以小球的 为坐标原点，沿 方向建立坐标轴。规定小球在平衡位置右边时，位移 为正，在平衡位置左边时，位移为 。 (2)绘制图象：用 的方法来显示振子在不同时 刻的位置。 (3)弹簧振子的位移： 图1112 平衡位置 振动 负 频闪照相 返回 振子的运动AOO AAOO A 对O点位移的方向 对O点位移的大小 (4)图象的含义：反映了振动物体相对平衡位置的位移 随 的变化规律，弹簧振子的位移时间图象是一个 图象。 向右 减小 向左 增大 向左 减小 向右 增大 时间 正(余)弦函数 返回 3简谐运动 (1)定义：质点的位移与时间的关系遵从 函数的规 律，即它的振动图象(xt图象)是一条 曲线的振动。 (2)特点：简谐运动是最简单、最基本的振动，其振动过 程关于 对称，是一种往复运动。 (3)简谐运动的图象： 描述振动物体的 的变化规律。 简谐运动的图象是 曲线，从图象上可直 接看出不同时刻振动质点的 大小和方向、 方向和大 小的变化趋势。 正弦 正弦 平衡位置 位移随时间 正弦(或余弦) 位移速度 返回 1下列运动中属于机械振动的是( ) A树枝在风的作用下运动 B竖直向上抛出的物体的运动 C说话时声带的运动 D爆炸声引起窗扇的运动 解析：物体在平衡位置附近所做的往复运动属于机械振 动，故A、C、D正确；竖直向上抛出的物体到最高点后 返回落地，不具有运动的往复性，因此不属于机械振动 ，故B错误。 答案：ACD 返回 2下列运动性质属于简谐运动的是 ( ) A匀变速运动 B匀速直线运动 C非匀变速运动 D匀加速直线运动 解析：简谐运动的速度是变化的，B错；加速度也是 变化的，A、D错，C对。 答案：C 返回 3下列关于理想弹簧振子的说法中正确的是 ( ) A任意的弹簧和任意的小球就可以构成弹簧振子 B弹簧振子中小球的振动范围不能超出弹簧的弹性限度 C弹簧振子中小球的体积不能忽略 D弹簧振子中的小球一旦振动起来就停不下来 解析：理想弹簧振子中弹簧的质量可以忽略，小球体积忽 略不计，可看做质点，不计摩擦阻力，小球一旦振动起来 将不会停下来，而小球振动时，弹簧不能超出弹性限度， 故B、D正确，A、C错误。 答案：BD 返回 4. 如图1113所示是质点做简谐运动的 图象。在(04) 秒内，t_位移 最大，t_位移最小。 解析：位移是矢量，正负不表示大小， 只表示方向，位移为零时最小。 答案：1s,3 s 2 s 图1113 返回 5. 如图1114所示，小球套在光滑水平杆 上，与弹簧组 成弹簧振子，O为平衡位置， 小球在O附近的AB间做简谐运动，设向右 为正方向，则： (1)速度由正变负的位置在_。 (2)位移为负向最大的位置在_。 解析：速度由正变负的位置在A；因位移是矢量，做第 (2)问要看准正方向，因正方向向右，所以位移为负向 最大的位置在B。 答案：(1)A (2)B 图1114 返回 返回 1弹簧振子应满足的条件 (1)质量：弹簧质量比小球质量小得多，可以认为质 量只集中于振子(小球)上。 (2)体积：弹簧振子中与弹簧相连的小球的体积要足 够小，可以认为小球是一个质点。 (3)阻力：在振子振动过程中，忽略弹簧与小球受到 的各种阻力。 (4)弹性限度：振子从平衡位置拉开的最大位移在弹 簧的弹性限度内。 返回 2简谐运动的位移 (1)定义：振动位移可用从平衡位置指向振子所在位置 的有向线段表示，方向为从平衡位置指向振子所在位置，大 小为平衡位置到该位置的距离。 (2)位移的表示方法：以平衡位置为坐标原点，以振动 所在的直线为坐标轴，规定正方向，则某时刻振子偏离平衡 位置的位移可用该时刻振子所在位置的坐标来表示。 返回 3简谐运动的速度 (1)物理意义：速度是描述振子在平衡位置附近振动快 慢的物理量。在所建立的坐标轴(也称为“一维坐标系”)上 ，速度的正负号表示振子运动方向与坐标轴的正方向相同 或相反。 (2)特点：如图1115所示为一简谐运动的模型，振 子在O点速度最大，在A、B两点速度为零。 图1115 返回 返回 1一弹簧振子做简谐运动，下列说法中正确的是( ) A若位移为负值，则速度一定为正值，加速度也一定 为正值 B振子通过平衡位置时，速度为零，加速度最大 C振子每次经过平衡位置时，加速度相同，速度也一 定相同 D振子每次通过同一位置时，其速度不一定相同，但 加速度一定相同 返回 审题指导 解答本题时应注意以下两个方面： (1)位移、加速度的方向关系。 (2)振子在同一位置的速度、加速度的大小和方向特点。 解析 如图所示，设弹簧振子在A、B之 间振动，O是它的平衡位置，并设向右为正。 在振子由O向A运动过程中，振子的位移、速度为负值，加 速度为正值，故A错。振子通过平衡位置时，加速度为零， 速度最大，故B错。当振子每次通过同一位置时，速度大小 一样，方向可能向左也可能向右，但加速度相同，故C错， D正确。 答案 D 返回 (1)振子在某位置对应的位移方向与加速度方向一定 相反。 (2)除最大位移处外，振子连续两次经过同一位置的 速度大小相等，方向相反。 返回 1图象特点 正(余)弦曲线。 2物理意义 描述振动质点的位移随时间的变化规律。 3获取的信息 (1)任意时刻质点的位移的大小和方向。如图1116 所示，质点在t1、t2时刻的位移分别为x1和x2。 图1116 返回 (2)确定任意时刻质点的振动方向： 方法是看下一时刻质点的位置，如图 1117所示中a点，下一时刻离平衡位置 更远，故a此刻向上振动。 (3)任意时刻质点的速度、加速度、位移的变化情况及大 小比较：看下一时刻质点的位置，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。 名师点睛 不可认为振动图象是振动质点的运动轨迹 。实际上振子是沿一条直线做往复运动。 图1117 返回 2一质点做简谐运动的图象如图1118所示，该质点 在t3.5 s时刻 ( ) 图1118 A速度为正、加速度为正 B速度为负、加速度为负 C速度为负、加速度为正 D速度为正、加速度为负 返回 审题指导 (1)先画出简谐运动的模型及正方向； 图1119 (2)由图象看出质点从B点开始运动； (3)在3.5 s时质点在OB段，正在向正方向运动。 返回 解析 由图象可知，质点从正的最大位移处出发 ，向平衡位置运动，由此知3.5 s时，质点由平衡位置向 正的最大位移运动。由图象可知在t3.5 s时刻，质点正 向正方向运动，所以速度为正，此时质点做减速运动， 所以加速度为负值，故选项D正确。 答案 D 返回 解此类题时，首先要理解xt图象的意义，其次要把x t图象与质点的实际振动过程联系起来。再把图象与振 动过程联系起来，图象上的一个点表示振动中的一个状态 (位置、振动方向等)，图象上的一段对应振动的一个过程 ，关键是判断好平衡位置、最大位移及振动方向。 返回 1速度、加速度、位移、动能、势能的特点 (1)振子经过关于平衡位置O对称(OPOP)(如图111 10所示)的两点P、P时，速度的大小、加速度的大小、 位移的大小、动能、势能相等。 图11110 (2)振子在对称点速度的方向可以相同，也可以相反， 加速度的方向一定相反。 返回 2时间的对称性 振子由P到O所用时间等于由O到P所用时间；振子往 复过程中通过同一段路程(如OP段)所用时间相等。 3周期性 简谐运动具有周期性，振子的位移、速度、加速度都 做周期性变化。 返回 3如图11111所示，一个做简谐运 动的质点，先后以同样的速度通过相距10