高中物理：11.1《简谐运动》课件（2）（新人教选修34）.ppt

机械振动 第一节 简谐运动淳安县汾口中学 高二物理备课组2021/8/11 星期三1复习回顾复习回顾高中阶段我们学过的运动形式有哪些高中阶段我们学过的运动形式有哪些?提示：按运动轨迹分类提示：按运动轨迹分类直线运动直线运动曲线运动曲线运动匀速直线运动匀速直线运动变速直线运动变速直线运动匀变速直线运动匀变速直线运动变加速直线运动变加速直线运动抛体运动抛体运动圆周运动圆周运动平抛运动平抛运动斜抛运动斜抛运动匀速圆周运动匀速圆周运动变速圆周运动变速圆周运动2021/8/11 星期三2例如：例如：钟摆的摆动钟摆的摆动水中浮漂的上下浮动水中浮漂的上下浮动担物行走时扁担下物体的颤动担物行走时扁担下物体的颤动树梢在微风中的摇摆树梢在微风中的摇摆2021/8/11 星期三3一、机械振动 物体在平衡位置两侧所做的往复运动，就叫做机械振动通常简称振动思考思考:这些物体的运动有什么共同特点这些物体的运动有什么共同特点?有一个中心位置有一个中心位置(平衡位置平衡位置)振动停止时物体所在的位置振动停止时物体所在的位置往复性往复性2021/8/11 星期三4例题：下列运动中属于机械振动的有（）A、树枝在风的作用下的运动B、竖直向上抛出的物体的运动C、说话时声带的振动D、爆炸声引起的窗扇的运动 你能再举出一些例子吗？ACD2021/8/11 星期三52021/8/11 星期三6 2、理想化处理：理想化处理：忽略摩擦力忽略摩擦力 忽略弹簧质量忽略弹簧质量 小球看成质点小球看成质点思考：思考：振子的运动是怎样一种运动呢？振子的运动是怎样一种运动呢？二、弹簧振子二、弹簧振子1 1、概念：小球和弹簧所组成的系统的名称，有时也把这、概念：小球和弹簧所组成的系统的名称，有时也把这样的小球称做弹簧振子或简称振子样的小球称做弹簧振子或简称振子 理想化模型理想化模型2021/8/11 星期三73 3、振子位移随时间的变化图象、振子位移随时间的变化图象注意：振动物体注意：振动物体的位移的位移x x都是相都是相对于平衡位置的对于平衡位置的位移位移 如图所示，是振如图所示，是振子在子在A A、B B位置的位置的位移位移xAxA和和xB xB 通常以平衡位置为坐标原点通常以平衡位置为坐标原点O，沿振动方向建立坐标轴，沿振动方向建立坐标轴规定在规定在O点右边时位移为正，在左边时位移为负。点右边时位移为正，在左边时位移为负。2021/8/11 星期三8第一个第一个1/2周期：周期：时间时间t(s)0t02t03t04t05t06t0位移位移x(cm）-20.0-17.8-10.10.110.317.720.0第二个第二个1/2周期：周期：时间时间t(s)6t07t08t09t010t011t012t0位移位移x(cm)20.017.710.30.1-10.1-17.8-20.0（1 1）、描点法）、描点法坐标原点坐标原点O O平衡位置平衡位置横坐标振动时间横坐标振动时间t t纵坐标振子相对于平衡位置的位移纵坐标振子相对于平衡位置的位移2021/8/11 星期三9如图是弹簧振子的频闪照片，频闪仪如图是弹簧振子的频闪照片，频闪仪每隔每隔_s_s闪光一次，闪光的瞬间振子闪光一次，闪光的瞬间振子被照亮，拍摄时底片从下向上被照亮，拍摄时底片从下向上_运动，运动，因此在底片上留下了小球和弹簧的一因此在底片上留下了小球和弹簧的一系列的像，相邻两个像之间相隔系列的像，相邻两个像之间相隔_s_s。如何改进？你还能想到类似方法吗？类似应用（2 2）、）、DISDIS演示弹簧振子的振动图象演示弹簧振子的振动图象2021/8/11 星期三10 我们所得到的小球运动的我们所得到的小球运动的xt图象很像正弦曲线，是不是这样图象很像正弦曲线，是不是这样呢？你用什么方法来检验？呢？你用什么方法来检验？思考2021/8/11 星期三11方法一方法一 验证法验证法:假定是正弦曲线，可用刻度尺测量它的振幅和假定是正弦曲线，可用刻度尺测量它的振幅和周期，写出对应的表达式，然后在曲线中选小球的周期，写出对应的表达式，然后在曲线中选小球的若干个位置，用刻度尺在图中测量它们的横坐标和若干个位置，用刻度尺在图中测量它们的横坐标和纵坐标，代入所写出的正弦函数表达式中进行检验，纵坐标，代入所写出的正弦函数表达式中进行检验，看一看这条曲线是否真的是一条正弦曲线。看一看这条曲线是否真的是一条正弦曲线。方法二方法二 拟合法拟合法:在图中，测量小球在各个位置的横坐标和纵坐标，在图中，测量小球在各个位置的横坐标和纵坐标，把测量值输入计算机中作出这条曲线，然后按照计把测量值输入计算机中作出这条曲线，然后按照计算机提示用一个周期性函数拟合这条曲线，看一看算机提示用一个周期性函数拟合这条曲线，看一看弹簧振子的位移弹簧振子的位移时间的关系可以用什么函数表示。时间的关系可以用什么函数表示。2021/8/11 星期三12 三、简谐运动：三、简谐运动：1、定义：如果质点的位移与时间的关、定义：如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动系遵从正弦函数的规律，即它的振动图象（图象（xt图象）是一条正弦曲线，这图象）是一条正弦曲线，这样的振动叫做简谐运动。如：弹簧振样的振动叫做简谐运动。如：弹簧振子的运动等。子的运动等。2021/8/11 星期三132021/8/11 星期三14简谐运动是最简单、最基本的振动。简谐运动是最简单、最基本的振动。2021/8/11 星期三152 2、简谐运动的图象、简谐运动的图象横坐标横坐标时间；纵坐标时间；纵坐标偏离平衡位置的位移偏离平衡位置的位移2021/8/11 星期三16思考思考1、简谐运动的图象就是物体的运动轨迹吗？2021/8/11 星期三17例题：某一弹簧振子的振动图象如图所示，则由图象判断下列说法正确的是（）A、振子偏离平衡位置的最大距离为10cmB、1s到2s的时间内振子向平衡位置运动C、2s时和3s时振子的位移相等，运动方向也相同D、振子在2s内完成一次往复性运动1050-5-10t/sx/cm1 2 3 4 5 6A B2021/8/11 星期三18某弹簧振子的振动图象如图所示，根据图象判断。下列说法正确的是（）A、第1s内振子相对于平衡位置的位移与速度方向相反B、第2s末振子相对于平衡位置的位移为-20cmC、第2s末和第3s末振子相对于平衡位置的位移均相同，但瞬时速度方向相反D、第1s内和第2s内振子相对于平衡位置的位移方向相同，瞬时速度方向相反。20-20t/sx/cm0 1 2 3 4 5 6D巩固练习2021/8/11 星期三19四、简谐运动与匀速圆周运动的关系四、简谐运动与匀速圆周运动的关系2021/8/11 星期三20小小 结结1 1、机械振动：物体在平衡位置（中心位置）、机械振动：物体在平衡位置（中心位置）两侧附近所做往复运动。通常简称为振动。两侧附近所做往复运动。通常简称为振动。平衡位置：振子原来静止时的位置平衡位置：振子原来静止时的位置2 2、弹簧振子理想化模型：不计阻力、弹簧的、弹簧振子理想化模型：不计阻力、弹簧的质量与小球相比可以忽略。质量与小球相比可以忽略。3 3、简谐运动：质点的位移与时间的关系遵从、简谐运动：质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图象（正弦函数的规律，即它的振动图象（xtxt图图象）是一条正弦曲线象）是一条正弦曲线 。2021/8/11 星期三21作业：问题与练习3、42021/8/11 星期三22类似应用类似应用绘制地震曲线的装置绘制地震曲线的装置2021/8/11 星期三23匀变速直线运动1、定义法：沿着一条直线运动，且加速度不变的运动。2、图象法：x-t图象、v-t图象3、公式法：速度公式、位移公式2021/8/11 星期三24