高中物理人教版选修3-4章节课件:11.1简谐运动.ppt
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1、知识与技能 1知道机械振动是物体机械运动的另一种形式,知道机械振动的概念。 2领悟弹簧振子是一种理想化的模型。 3知道弹簧振子的位移时间图象的形状,并理解图象的物理意义。 4理解记录振动的方法。,过程与方法 归纳出振动的概念及其特点,并能利用振动图象的意义处理题目。 情感、态度与价值观 1培养学生的观察、分析、归纳能力。 2体会从特例到一般这种研究方法的普遍性,领悟弹簧振子是一种理想化模型。 3培养学生实际绘图能力,加强应用意识。,1.弹簧振子:把一个有孔的小球装在弹簧的一端,弹簧的另一端固定,小球穿在_杆上,能够自由滑动,两者之间的摩擦可以忽略,弹簧的质量与小球相比_忽略。把小球拉向右方,然
2、后放开,它就左右运动起来,这样的系统称为弹簧振子。小球原来静止时的位置叫做_。 2振动:小球在平衡位置附近的_运动,是一种机械振动,简称_。,3简谐运动:如果质点的位移与时间的关系遵从_的规律,即它的振动图象(xt图象)是一条_曲线,这样的振动叫做简谐运动。_的运动就是简谐运动。 4正弦函数的一般形式是y_。,答案: 1光滑的 也可以 平衡位置 2往复 振动 3正弦函数 正弦 弹簧振子 4Asin(x),知识点1 弹簧振子 (1)弹簧振子 弹簧振子是指小球和弹簧所组成的系统,这是一种理想化模型。如图1111甲、乙所示装置,如果球与杆之间的摩擦可以忽略,且弹簧的质量与小球的质量相比也可以忽略,则
3、该装置为弹簧振子。,图1111,特点:表现在构造上,是用一根没有质量的弹簧一端固定,另一端连接一个质点;表现在运动上,没有任何摩擦和介质阻力。,(2)平衡位置 振动物体静止时的位置,叫平衡位置。 (3)机械振动 物体(或物体的一部分)在平衡位置附近的往复运动,叫机械振动,简称振动。 注意:物体振动时,轨迹可以是直线,也可以是曲线; 物体振动时,位移是指平衡位置到物体所在位置的有向线段的长度。,【例1】关于机械振动的位移和平衡位置,以下说法中正确的是 ( ) A平衡位置就是物体振动范围的中心位置 B机械振动的位移总是以平衡位置为起点的位移 C机械振动的物体运动的路程越大,发生的位移也越大 D机械
4、振动的位移是指振动物体偏离平衡位置最远时的位移 【答案】B,【解析】平衡位置是物体可以静止时的位置,所以应与受力有关,与是否为振动范围的中心位置无关。如乒乓球竖直落在台上的运动是一个机械振动,显然其运动过程的中心位置应在台面上,所以A不正确;振动位移是以平衡位置为初始点,到质点所在位置的有向线段,振动位移随时间而变,振子偏离平衡位置最远时,振动物体振动位移最大,所以只有选项B正确。 【思维点悟】位移和平衡位置是机械振动问题中非常重要的概念。位移的正负方向应该做出规定,平衡位置则是物体静止时所在的位置。,知识点2 弹簧振子的位移时间图象 (1)图象的建立:用横坐标表示振动物体运动的时间t,纵坐标
5、表示振动物体运动过程中对平衡位置的位移x,建立坐标系,如图1112所示。 图1112,(2)图象意义:反映了振动物体相对于平衡位置的位移x随时间t变化的规律。 (3)振动位移:通常以平衡位置为位移起点,所以振动位移的方向总是背离平衡位置的。如图1112所示,在xt图象中,某时刻质点位置在t轴上方,表示位移为正(如图中t1、t2时刻),某时刻质点位置在t轴下方,表示位移为负(如图中t3、t4时刻)。 (4)简谐运动的周期性,体现在振动图象上是曲线的重复性。,注意:简谐运动是一种复杂的变速运动。但运动的特点具有周期性和对称性,所以用图象研究比用方程要直观、简便。任一时刻图线上过该点切线的斜率数值代
6、表该时刻振子的速度大小,斜率正负表示速度的方向,斜率为正表示速度沿x轴正向,斜率为负表示速度沿x轴负向。如图1113所示t1时刻斜率为负,表示速度沿x轴负向,t2时刻斜率为正,表示速度沿x轴正向。,图1113,【例2】如图1114甲所示为一弹簧振子的振动图象,规定向右的方向为正方向,试根据图象分析以下问题: 图1114,(1)如图1114甲所示的振子振动的起始位置是_,从初始位置开始,振子向_(填“右”或“左”)运动。 (2)在图1114乙中,找出图象中的O、A、B、C、D各对应振动过程中的哪个位置?即O对应_,A对应_,B对应_,C对应_,D对应_。 (3)在t2 s时,振子的速度的方向与t
7、0时速度的方向_。 (4)质点在前4 s内的位移等于_。,【答案】(1)平衡位置O 右 (2)E G E F E (3)相反 (4)0 【解析】由图象可知,起始位置位移为零,而位移是指由平衡位置指向振子所在位置的有向线段的长度,故起始位置应在平衡位置;O、B、D点位移为零,对应平衡位置E,A点为正向最大位移,对应位置为G,C点为负向最大位移,对应位置为F;t0时,切线斜率为正,说明振子向正方向运动,t2 s时,切线斜率为负,说明振子向负方向运动,则两时刻速度方向相反;振子从平衡位置运动4 s,恰好又回到平衡位置,故位移为零。,【思维点悟】振子的位移时间图象反映了振子相对于平衡位置x随时间t的变
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