高二物理 WL-X3-4-1101简谐振动导学方案

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-------------各类专业好文档,值得你下载,教育,管理,论文,制度,方案手册,应有尽有-------------- 高二物理 WL—X3-4—1101--05 11.1 《简谐运动》导学案 编写:刘峰 审核:徐斌 2014-2-16【学习目标】1. 知道机械振动、平衡位置的概念2. 理解弹簧振子这一物理模型3. 知道什么是简谐振动,知道简谐运动的振动图象为一正弦曲线【学习重难点】通过观察和分析,理解简谐运动的位移---时间图象是一条正弦曲线【学习过程】一、机械振动【提出问题】振动现象在自然界中广泛存在。想一想:钟摆的摆动、水中浮标的上下浮动、担物行走时扁担下物体的颤动、树梢在微风中的摇摆……,它们有什么共同特点?物体在___________两侧所做的___________运动,称为机械振动,简称为振动。【理解】平衡位置:振子原来静止时的位置(一般情况下指物体在没有振动时所处的位置)例题:下列运动中属于机械振动的有( )A、树枝在微风的作用下的摆动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 2、 弹簧振子弹簧振子:把一个有孔的小球固定在弹簧的一端,弹簧的另一端固定,小球穿在___________,能够___________,小球与水平杆之间的摩擦忽略不计,__________的质量比__________的质量小得多,也可以忽略不计,这样的系统称为弹簧振子。它是一种___________模型。(弹簧振子是小球和弹簧所组成的系统的名称,但有时也把这样的小球称做弹簧振子或简称振子)3、 弹簧振子的位移—时间图象1.注意:振动物体的位移x都是相对于平衡位置的位移 如图所示,是振子在A、B位置的位移XA和XB 【思考】振子的运动是怎样一种运动呢?通常以平衡位置为坐标原点O,沿振动方向建立坐标轴,规定在O点右边时位移为正,在左边时位移为负。(1) 描点法坐标原点O-平衡位置 横坐标-振动时间t纵坐标-振子相对于平衡位置的位移 (2) 频闪照片如图是弹簧振子的频闪照片,频闪仪每隔___s闪光一次,闪光的瞬间振子被照亮,拍摄时底片从下向上___运动,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___s。 (3)用数码相机和计算机绘制小球运动的x—t图象.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于平衡位置的位移x,建立坐标系,如图11-1-4所示. 2.图象意义 反映了振动物体相对平衡位置的位移x随时间t变化的规律.3.振动位移 图11-1-4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11-1-4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11-1-4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11-1-4中t3、t4时刻).四、简谐运动及其图像【提出问题】 我们所得到的小球运动的x—t图象很像正弦曲线,是不是这样呢?你用什么方法来检验?方法一 验证法:方法二 拟合法:.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,简谐运动是最________、最________的振动。.简谐运动的物体对平衡位置的________随________变化的图象,称为振动图象。振动图象不是简谐运动物体的运动轨迹。它表示振动的质点(1个)在各________的________。t/sx/cm1 2 3 4 4 5 6【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10cm20-20t/sx/cm0 1 2 3 4 5 6B、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【练习】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。 课堂练习1. (A级)图11.1-9是某质点做简谐运动的振动图象。根据图像中的信息,回答下列问题。(1) 质点离开平衡位置的最大距离有多大?(2) 在1.5s和2.5s这两个时刻,质点的位置各在哪里?(3) 在1.5s和2.5s这两个时刻,质点向哪个方向运动?2. (A级)如图11.1-9,在t=0到t=4s的范围内回答问题。(1) 质点相对于平衡位置的位移的方向在哪些时间内跟他的瞬时速度的方向相同?在哪些时间内跟瞬时速度的方向相反?(2) 质点在第2秒末的位移是多少?(3) 质点在前2秒内走过的路程是多少? 拓展提高1. 简谐运动不是匀变速运动,是变力作用下的变加速运动. 振动物体的位移:我们约定以平衡位置作为位移的起点,所以质点振动过程中任一时刻的位移都背离平衡位置.2.简谐运动的位移、速度和加速度(1)位移:振动位移以平衡位置为起点,所以在振动图象上,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,大小为平衡位置到该位置的距离. 位移的表示方法: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位移可用该时刻振子所在的位置坐标来表示.如图11-1-5所示,在t1时刻振子的位移为x1,t2时刻振子的位移为x2,t4时刻的位移为-x4. 振子在两端点的位移最大(如图11-1-5中t2、t5时刻),在平衡位置的位移为零(如图11-1-5中t3时刻),此时位移改变方向.深化升华 振子每经过一次平衡位置,位移方向改变一次.(2)速度:跟运动学中的含义相同,在所建立的坐标轴(也称 “一维坐标系”)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.图11-1-5
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