高中物理人教版选修3-4章节课件：11.1简谐运动

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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________

2、忽略。把小球拉向右方，然后放开，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(x－t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4．Asin(ωx＋φ)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

3、统，这是一种理想化模型。如图11－1－1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，则该装置为弹簧振子。图11－1－1特点：①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；②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：①物体振动时，轨迹可以是直线，也可以是曲线；②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

4、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

5、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11－1－2所示。图11－1－2(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11－1－2所示，在x－t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

6、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11－1－3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11－1－3【例2】如图11－1－4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11－1－4(1)如图11－1－4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11－1

7、－4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t＝2s时，振子的速度的方向与t＝0时速度的方向________。(4)质点在前4s内的位移等于________。【答案】(1)平衡位置O右(2)EGEFE(3)相反(4)0【解析】由图象可知，起始位置位移为零，而