宁夏回族自治区银川市六盘山高级中学高中物理人教版（选修3-4）第十一章机械振动第一节简谐运动(共20张PPT).ppt

第十一章 机械振动第第1 1节节 简谐运动简谐运动 学习目标学习目标1.1.知道什么是知道什么是机械振动，什么是简谐运动，知道两种机械振动，什么是简谐运动，知道两种运动的特征。运动的特征。2.2.知道简谐运动的图象是一条正弦或余弦曲线。知道简谐运动的图象是一条正弦或余弦曲线。3.3.正确理解简谐运动图象的物理意义。正确理解简谐运动图象的物理意义。高中阶段我们学过的高中阶段我们学过的运动形式运动形式有哪些有哪些?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 类平抛运动类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知知识回回顾观察下图几个观察下图几个常见的运动常见的运动，具有什么共同特点？，具有什么共同特点？小鸟飞离小鸟飞离树枝树枝后树枝的颤动后树枝的颤动被手拨动的被手拨动的弹簧弹簧片片左右往复运动左右往复运动小孩荡秋千小孩荡秋千的运动的运动摆钟在最低点附摆钟在最低点附近的往复运动近的往复运动观察察分分析析物体（或物体的一部分）物体（或物体的一部分）以某一位置（以某一位置（平衡位置平衡位置）为）为中心的中心的往复运动往复运动。叫做机械振动。简称振动。一、机械振动一、机械振动新新课内内容容平衡位置平衡位置物体原来静止时的位置（一物体原来静止时的位置（一般情况下指物体在没有振动般情况下指物体在没有振动时所处的位置）时所处的位置）判断下列物体的运动是否是机械振动：判断下列物体的运动是否是机械振动：K1K2新新课内内容容2.2.条件条件 ：（1 1）忽略摩擦力忽略摩擦力等各种阻力；等各种阻力；（2 2）小球看成质点小球看成质点；（3 3）忽略弹簧质量忽略弹簧质量。1.1.定义定义:小球和弹簧所组成的系统称作弹簧振子，有小球和弹簧所组成的系统称作弹簧振子，有时也把这样的小球称做弹簧振子或简称振子。时也把这样的小球称做弹簧振子或简称振子。弹簧弹簧+小球小球二、弹簧振子二、弹簧振子新新课内内容容理想化模型理想化模型1 1、振子的位移、振子的位移x:x:都是都是相对于平衡位置相对于平衡位置的位移。的位移。下面左图中如果规定在下面左图中如果规定在O O点右边为正，则在左边点右边为正，则在左边为负。为负。X XA A为正，为正，X XB B为负为负2 2、振幅（振幅（A A）：振动物体离开平衡位置的）：振动物体离开平衡位置的最大距离最大距离说明说明说明说明：（1 1 1 1）标量。）标量。）标量。）标量。（2 2 2 2）物理意义：反映振动物体）物理意义：反映振动物体）物理意义：反映振动物体）物理意义：反映振动物体振动的强弱。振动的强弱。振动的强弱。振动的强弱。三、弹簧振子的位移三、弹簧振子的位移-时间图象时间图象（振动图像）（振动图像）新新课内内容容三、弹簧振子的位移三、弹簧振子的位移-时间图象时间图象（振动图像）（振动图像）新新课内内容容1.1.利用频闪照相拍摄利用频闪照相拍摄思考：图像中的白点是小球的运动轨迹么思考：图像中的白点是小球的运动轨迹么?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)20.017.710.30.1-10.1-17.8-20.02.2.描点作图法描点作图法三、弹簧振子的位移三、弹簧振子的位移-时间图象时间图象（振动图像）（振动图像）新新课内内容容横坐标：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2.2.描点作图法描点作图法三、弹簧振子的位移三、弹簧振子的位移-时间图象时间图象（振动图像）（振动图像）新新课内内容容 在弹簧振子的小球上安装一在弹簧振子的小球上安装一枝绘图笔，让一条纸带在与小枝绘图笔，让一条纸带在与小球振动方向球振动方向垂直的方向垂直的方向上上匀速匀速运动运动，笔在纸带上画出的就是，笔在纸带上画出的就是小球的振动图象。小球的振动图象。3.3.描图记录法描图记录法三、弹簧振子的位移三、弹簧振子的位移-时间图象时间图象（振动图像）（振动图像）新新课内内容容3.3.描图记录法描图记录法体验：体验：一同学一同学匀速拉动匀速拉动一张白纸，另一同学沿与纸运一张白纸，另一同学沿与纸运动方向相动方向相垂直方向垂直方向用笔往复画线段，观察得到的图象。用笔往复画线段，观察得到的图象。三、弹簧振子的位移三、弹簧振子的位移-时间图象时间图象（振动图像）（振动图像）新新课内内容容这种记录振动的方法在实际中有很多应用。医院里的这种记录振动的方法在实际中有很多应用。医院里的心电图及地震仪中绘制的地震曲线等，都是用类似的心电图及地震仪中绘制的地震曲线等，都是用类似的方法记录振动情况的。方法记录振动情况的。绘制地震曲线的装置绘制地震曲线的装置心电图心电图三、弹簧振子的位移三、弹簧振子的位移-时间图象时间图象（振动图像）（振动图像）上图中画出的小球运动的上图中画出的小球运动的x xt t图象很像图象很像正弦曲线，是不是这样呢？正弦曲线，是不是这样呢？假定是正弦曲线，可用刻度尺测量它的振幅和周期，写出假定是正弦曲线，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若干个位置，用刻度尺对应的表达式，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纵坐标，代入所写出的正弦函数表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，看一看这条曲线是否真的是一条正弦曲线。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。方法一方法一 验证法验证法: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，把测在图中，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，然后按照计算机提示用一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，看一看弹簧振子的位移个周期性函数拟合这条曲线，看一看弹簧振子的位移时时间的关系可以用什么函数表示。间的关系可以用什么函数表示。三、弹簧振子的位移三、弹簧振子的位移-时间图象时间图象（振动图像）（振动图像）1 1位移位移时间图象：以小球的平衡位置为坐标原点，用时间图象：以小球的平衡位置为坐标原点，用横坐标表示振子横坐标表示振子 振动的时间振动的时间，纵坐标表示振子的，纵坐标表示振子的位移位移，建立坐标系，得到位移随时间变化的情况建立坐标系，得到位移随时间变化的情况振动图象振动图象2 2物理意义：反映了振子的物理意义：反映了振子的 位移位移 随随 时间时间 的变化规律。的变化规律。3 3特点：弹簧振子的位移特点：弹簧振子的位移时间图象是一条时间图象是一条正弦或余弦正弦或余弦曲线。曲线。新新课内内容容三、弹簧振子的位移三、弹簧振子的位移-时间图象时间图象(振动图像振动图像)1 1定义：定义：如果质点的位移与时间的关系遵从如果质点的位移与时间的关系遵从 正弦正弦 函函数的规律，即它的振动图象数的规律，即它的振动图象(x(xt t图象图象)是一条是一条 正弦正弦 曲曲线，这样的振动叫做简谐运动。线，这样的振动叫做简谐运动。2 2特点：特点：简谐运动是简谐运动是最简单、最基本最简单、最基本的振动，其振动的振动，其振动过程关于过程关于 平衡位置平衡位置 对称，是一种对称，是一种周期性周期性的的 往复往复 运动。运动。3.3.简谐运动的典例：简谐运动的典例：（1 1）弹簧振子）弹簧振子 （2 2）单摆）单摆四、简谐运动四、简谐运动新新课内内容容4.4.运动性质：运动性质：简谐运动是一种简谐运动是一种周期性周期性的的变加速变加速运动。运动。5.5.简谐运动的能量：简谐运动的能量：（1 1）简谐运动中动能和势能相互转换，总的机械能）简谐运动中动能和势能相互转换，总的机械能保持保持守恒守恒。（2 2）在）在平衡位置平衡位置动能最大，势能最小。动能最大，势能最小。四、简谐运动四、简谐运动新新课内内容容课堂训练课堂训练1 1、某一弹簧振子的振动图象如图所示，则由图象判、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（断下列说法正确的是（）A A、振子偏离平衡位置的最大距离为、振子偏离平衡位置的最大距离为10cm10cmB B、1s 1s到到2s2s的时间内振子向平衡位置运动的时间内振子向平衡位置运动C C、2s2s时和时和3s3s时振子的位移相等，运动方向也相同时振子的位移相等，运动方向也相同D D、振子在、振子在2s2s内完成一次往复性运动内完成一次往复性运动1050-5-10t/sx/cm1 2 3 4 5 6A B小小 结结1.1.机械振动：物以某一位置为中心的往复运动。简称机械振动：物以某一位置为中心的往复运动。简称为振动。为振动。平衡位置：平衡位置：振子原来静止时的位置振子原来静止时的位置 位移（位移（x x）:都是都是相对于平衡位置相对于平衡位置的位移。的位移。振幅（振幅（A A）：）：振动物体离开平衡位置的振动物体离开平衡位置的最大距离最大距离2.2.弹簧振子理想化模型：不计阻力、弹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。簧的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，即它的振动图象遵从正弦函数的规律，即它的振动图象（x xt t图象）是一条正弦曲。图象）是一条正弦曲。