人教版高中物理 11.1 简谐运动课件 新人教选修34 (2).ppt
《人教版高中物理 11.1 简谐运动课件 新人教选修34 (2).ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《人教版高中物理 11.1 简谐运动课件 新人教选修34 (2).ppt(64页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、2021/8/9 星期一12021/8/9 星期一22021/8/9 星期一32021/8/9 星期一42021/8/9 星期一52021/8/9 星期一62021/8/9 星期一72021/8/9 星期一82021/8/9 星期一92021/8/9 星期一102021/8/9 星期一11一、弹簧振子与简谐运动的理解一、弹簧振子与简谐运动的理解2021/8/9 星期一121 1实际物体看做理想振子的条件实际物体看做理想振子的条件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(小球小球);与弹簧振子相连的小球体积足够小,可以认为小球;与弹
2、簧振子相连的小球体积足够小,可以认为小球是一个质点;忽略弹簧以及小球与水平杆之间的摩擦力;小是一个质点;忽略弹簧以及小球与水平杆之间的摩擦力;小球从平衡位置拉开的位移在弹性限度内球从平衡位置拉开的位移在弹性限度内2021/8/9 星期一132 2简谐运动的位移简谐运动的位移(1)(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衡位置到该位置的距离(2)(2)位移的表示方法:以平衡位置为坐标原点,以振动所在的位移的表
3、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位移可用该时刻振子所在位置的坐标来表示2021/8/9 星期一143 3简谐运动的速度简谐运动的速度(1)(1)物理含义:速度是描述振子在平衡位置附近振动快慢的物物理含义: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理量在所建立的坐标轴(也称为也称为“一维坐标系一维坐标系”)”)上,速度上,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
4、)(2)特点:如图所示为一简谐运动的模型,振子在特点:如图所示为一简谐运动的模型,振子在O O点速度最点速度最大,在大,在A A、B B两点速度为零两点速度为零2021/8/9 星期一154.4.简谐运动的加速度简谐运动的加速度(1)(1)计算方法计算方法:a=,:a=,式中式中m m表示振子的质量表示振子的质量,k,k表示比例系表示比例系数数,x,x表示振子距平衡位置的位移表示振子距平衡位置的位移.(2)(2)特点特点:加速度大小呈线性变化加速度大小呈线性变化,方向只在平衡位置发生改变方向只在平衡位置发生改变.2021/8/9 星期一16 简谐运动中的位移、速度和加速度是彼此独立简谐运动中的
5、位移、速度和加速度是彼此独立的物理量,在同一位置,位移和加速度的方向是一定的,而的物理量,在同一位置,位移和加速度的方向是一定的,而速度方向却有两种可能速度方向却有两种可能2021/8/9 星期一17【典例【典例1 1】(2011(2011开封高二检测开封高二检测)一弹簧振子做简谐运动一弹簧振子做简谐运动,下下列说法中正确的是列说法中正确的是()()A.A.若位移为负值若位移为负值,则速度一定为正值则速度一定为正值,加速度也一定为正值加速度也一定为正值B.B.振子通过平衡位置时振子通过平衡位置时,速度为零速度为零,加速度最大加速度最大C.C.振子每次经过平衡位置时振子每次经过平衡位置时,加速度
6、相同加速度相同,速度也一定相同速度也一定相同D.D.振子每次通过同一位置时振子每次通过同一位置时,其速度不一定相同其速度不一定相同,但加速度一但加速度一定相同定相同2021/8/9 星期一18 【解题指导】【解题指导】结合最简单的水平弹簧振子的振动示意图结合最简单的水平弹簧振子的振动示意图,按照下列顺序判断按照下列顺序判断:2021/8/9 星期一19【标准解答】【标准解答】2021/8/9 星期一20二、简谐运动图象的应用二、简谐运动图象的应用1 1振动图象是振子的位移随时间的变化规律,根据振动图象:振动图象是振子的位移随时间的变化规律,根据振动图象:(1)(1)可直接读出振子在某一时刻相对
7、于平衡位置的位移大小可直接读出振子在某一时刻相对于平衡位置的位移大小.(2)(2)从振动图象上可直接读出正从振动图象上可直接读出正(负负)位移的最大值位移的最大值.(3)(3)可判断某一时刻振动物体的速度方向和加速度方向,以及它可判断某一时刻振动物体的速度方向和加速度方向,以及它们的大小和变化趋势们的大小和变化趋势.2021/8/9 星期一222 2应用振动图象时,首先要注意理解好图象与振动物体的实应用振动图象时,首先要注意理解好图象与振动物体的实际振动过程的对应关系:际振动过程的对应关系:(1)(1)简谐运动的图象不是振动质点的轨迹做简谐运动质点的简谐运动的图象不是振动质点的轨迹做简谐运动质
8、点的轨迹是质点轨迹是质点(如弹簧振子如弹簧振子)往复运动的那一段线段这种往复往复运动的那一段线段这种往复运动的位移图象,就是以运动的位移图象,就是以x x轴上纵坐标的数值表示质点相对平轴上纵坐标的数值表示质点相对平衡位置的位移,以衡位置的位移,以t t轴横坐标数值表示各个时刻,这样在轴横坐标数值表示各个时刻,这样在xtxt坐标系内,可以找到各个时刻对应质点位移坐标的点,即位坐标系内,可以找到各个时刻对应质点位移坐标的点,即位移随时间分布的情况移随时间分布的情况振动图象振动图象2021/8/9 星期一23(2)(2)对同一振动物体,图象的形状与起始时刻的选取和正方向对同一振动物体,图象的形状与起
9、始时刻的选取和正方向的规定有关利用图象解题,首先要深刻理解图象的意义并的规定有关利用图象解题,首先要深刻理解图象的意义并能做到见图象而知实际振动过程,同时也能由实际振动过程能做到见图象而知实际振动过程,同时也能由实际振动过程回归图象回归图象2021/8/9 星期一24 (1)(1)图象法是物理学上研究和描述物体的运动时图象法是物理学上研究和描述物体的运动时常用的方法,它能够形象直观地反应物理规律,帮助我们研常用的方法,它能够形象直观地反应物理规律,帮助我们研究物理现象,解决实际问题究物理现象,解决实际问题.(2).(2)用图象研究振动时,应注意用图象研究振动时,应注意确定振动的周期、振幅、相位
10、等确定振动的周期、振幅、相位等.2021/8/9 星期一25【典例【典例2 2】一质点做简谐运动的图象如图所示,该质点在】一质点做简谐运动的图象如图所示,该质点在t=3.5 st=3.5 s时刻时刻()()A A速度为正、加速度为正速度为正、加速度为正 B B速度为负、加速度为负速度为负、加速度为负C C速度为负、加速度为正速度为负、加速度为正 D D速度为正、加速度为负速度为正、加速度为负2021/8/9 星期一26 【解题指导】【解题指导】(1)(1)先画出简谐运动的模型及正方向;先画出简谐运动的模型及正方向;(2)(2)由图象看出质点从由图象看出质点从B B点开始运动;点开始运动;(3)
11、(3)在在3.5 s3.5 s时质点在时质点在OBOB段段,正在向正方向运动正在向正方向运动.2021/8/9 星期一27【标准解答】【标准解答】选选D.D.由图象可知,质点从正的最大位移处出发,由图象可知,质点从正的最大位移处出发,向平衡位置运动,由此知向平衡位置运动,由此知3.5 s3.5 s时,质点由平衡位置向正的最时,质点由平衡位置向正的最大位移运动大位移运动.由图象可知在由图象可知在t=3.5 st=3.5 s时刻,质点正向正方向运时刻,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,故选项值,故选项D D正
12、确正确.2021/8/9 星期一28【规律方法】【规律方法】简谐运动图象问题的分析方法简谐运动图象问题的分析方法解此类题时解此类题时,首先要理解首先要理解x xt t图象的意义图象的意义,其次要把其次要把x xt t图象图象与质点的实际振动过程联系起来与质点的实际振动过程联系起来.再充分利用图象的直观性再充分利用图象的直观性,把图象与振动过程联系起来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图象上的一个点表示振动中的一个状态个状态(位置、振动方向等位置、振动方向等),),图象上的一段对应振动的一个过图象上的一段对应振动的一个过程程,关键是判断好平衡位置、最大位移及振动方向关键是判断
13、好平衡位置、最大位移及振动方向.2021/8/9 星期一29三、简谐运动的特点三、简谐运动的特点2021/8/9 星期一321 1速度、加速度、位移、动能、势能的特点:速度、加速度、位移、动能、势能的特点:(1)(1)振子经过关于平衡位置振子经过关于平衡位置O O对称对称(OP=OP)(OP=OP)(如图所示如图所示)的两点的两点P P、PP时,速度的大小、加速度的大小、位移的大小、动能、时,速度的大小、加速度的大小、位移的大小、动能、势能相等势能相等(2)(2)振子在对称点速度的方向可以相同,也可以相反,加速度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的方向一定相反20
14、21/8/9 星期一332 2时间的对称:振子由时间的对称:振子由P P到到O O所用时间等于由所用时间等于由O O到到PP所用时间;所用时间;振子往复过程中通过同一段路程振子往复过程中通过同一段路程(如如OPOP段段)所用时间相等所用时间相等3 3简谐运动具有周期性,振子的位移、速度、加速度都做周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期性变化2021/8/9 星期一34【典例【典例3 3】如图所示】如图所示,一个做简谐运动的质点一个做简谐运动的质点,先后以同样的速度通过相距先后以同样的速度通过相距10 cm10 cm的的A A、B B两点两点,历时历时0.5 s,0.5
15、s,过过B B点后再经过点后再经过t=0.5 s,t=0.5 s,质点以大小相等、方向相反的速度再次质点以大小相等、方向相反的速度再次通过通过B B点点,则质点从离开则质点从离开O O点到再次回到点到再次回到O O点历时点历时(O(O点为点为ABAB的中的中点点)()()A.0.5 s B.1.0 s C.2.0 s D.4.0 sA.0.5 s B.1.0 s C.2.0 s D.4.0 s2021/8/9 星期一35 【解题指导】【解题指导】该题可按如下思路分析该题可按如下思路分析:2021/8/9 星期一36【标准解答】【标准解答】选选B.B.根据题意根据题意,由振动的对称性可知由振动的
16、对称性可知:AB:AB的中点的中点为平衡位置为平衡位置,A,A、B B两点对称分布在两点对称分布在O O点两侧点两侧.质点从平衡位置质点从平衡位置O O点向右运动到点向右运动到B B点的时间应为点的时间应为t tOBOB=0.5 s=0.25 s.=0.5 s=0.25 s.质点从质点从B B点向右到达右方极端位置点向右到达右方极端位置(D(D点点)的时间的时间t tBDBD=0.5 s=0.25 s.=0.5 s=0.25 s.所以质点从离开所以质点从离开O O点到再次回到点到再次回到O O点的时间点的时间t=2tt=2tODOD=2(0.25+0.25)s=1.0 s,=2(0.25+0.
17、25)s=1.0 s,故正确选项为故正确选项为B.B.2021/8/9 星期一37【典例】如图所示的三个图线分别是用不同的传感器测出的【典例】如图所示的三个图线分别是用不同的传感器测出的不同物体的振动图线从三个图线可知,这三个物体振动的不同物体的振动图线从三个图线可知,这三个物体振动的共同特点是共同特点是_,三个物体中,最简单的振动是,三个物体中,最简单的振动是_._.2021/8/9 星期一422021/8/9 星期一43【解题指导】【解题指导】(1)(1)明确振动图线的规律明确振动图线的规律,即具有周期性即具有周期性.(2)(2)知道弹簧振子振动图线是机械振动中最简单的振动图线知道弹簧振子
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 人教版高中物理 11.1 简谐运动课件 新人教选修34 2 人教版 高中物理 简谐运动 课件 新人 选修 34
限制150内