高中物理 第十一章 机械振动 11.1 简谐运动（1）学案新人教版选修3-4.doc

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1、11.1简谐运动[目标定位]1.认识弹簧振子这一物理模型，理解振子的平衡位置和位移.2.知道简谐运动的振动图象为正(或余)弦曲线，理解其物理意义.3.了解简谐运动的特征．一、弹簧振子[问题设计]如图1所示的装置，把小球向右拉开一段距离后释放，可以观察到小球左右运动了一段时间，最终停止运动．图1(1)小球的运动有哪些特点？为什么小球最终停止运动？(2)猜想：如果球与杆之间的摩擦可以忽略，弹簧的质量与小球相比也可以忽略，其结果如何？[要点提炼]1．弹簧振子模型：如图2所示，如果球与杆之间的摩擦可以，且弹簧的质量与小球的质量相比也可以，则该装置为弹簧振子．图22．弹簧振

2、子不一定水平放置，例如：竖直悬挂的弹簧振子、光滑斜面上的弹簧振子，如图3所示．图33．振动特点：振动是一种往复运动，具有和．4．弹簧振子的平衡位置：振子原来时的位置．二、弹簧振子的位移—时间图象[问题设计]甲、乙两同学合作模拟弹簧振子的x－t图象如图4所示，取一张白纸，在正中间画一条直线OO′，将白纸平铺在桌面上，甲同学用手使铅笔尖从O点沿垂直于OO′方向振动画线，乙同学沿O′O方向水平向右匀速拖动白纸．图4(1)白纸不动时，甲同学画出的轨迹是怎样的？(2)乙同学匀速向右拖动白纸时，甲同学画出的轨迹又是怎样的？[要点提炼]1．图象的建立：用横坐标表示振子运动的时间

3、t，纵坐标表示振子在振动过程中离开平衡位置的x，建立直角坐标系．描绘出位移x随时间t变化的图象，如图5所示．图52．振子的位移x的意义振子的位移通常以为参考点，是由平衡位置指向振子所在位置的有向线段(不同于一般运动的位移)．在x－t图象中，振子位置在t轴上方，表示位移为(如图4中t1、t4时刻)，位置在t轴下方表示位移为(如图4中t2时刻)．3．图象的物理意义：反映了振子位置随时间变化的规律，它(填“是”或“不是”)振子的运动轨迹．三、简谐运动及其图象[问题设计]简谐运动与匀速运动比较，速度有何不同？如何判断一个物体的运动是不是简谐运动？[要点提炼]1．定义：如果

4、质点的位移与时间的关系遵从正弦(或余弦)函数的规律，即它的振动图象(x－t图象)是一条，这样的振动叫做简谐运动．2．特点：简谐运动是最简单、最基本的振动，其振动过程关于平衡位置对称，是一种性运动．弹簧振子的运动就是简谐运动．3．图象的应用(1)确定位移及变化从简谐运动图象可直接读出不同时刻t的值，从最大位移处向平衡位置运动过程中位移减小，从平衡位置向最大位移处运动过程中位移．(2)确定各时刻速度的大小和方向①速度的方向结合质点的实际运动方向判断．②速度的大小根据位移情况判断：在平衡位置，质点速度；在最大位移处，质点速度为0.在从平衡位置向最大位移处运动的过程中，速

5、度；在从最大位移处向平衡位置运动的过程中，速度．一、对弹簧振子运动特点的理解例1一弹簧振子做简谐运动，下列说法中正确的是()A．若位移为负值，则速度一定为正值B．振子通过平衡位置时，速度为零，位移最大C．振子每次经过平衡位置时，位移相同，速度也一定相同D．振子每次通过同一位置时，其速度不一定相同，但位移一定相同二、弹簧振子的x－t图象例2如图6甲所示，一弹簧振子在A、B间振动，取向右为正方向，振子经过O点时开始计时，其振动的x－t图象如图乙所示．则下列说法中正确的是()图6A．t2时刻振子在A点B．t2时刻振子在B点C．在t1～t2时间内，振子的位移在增大D．在t

6、3～t4时间内，振子的位移在减小三、对简谐运动图象的理解例3如图7所示为某物体做简谐运动的图象，下列说法中正确的是()图7A．由P→Q位移在增大B．由P→Q速度在增大C．由M→N位移先减小后增大D．由M→N位移始终减小1．(弹簧振子的运动特点)在图8中，当振子由A向O运动时，下列说法中正确的是()图8A．振子的位移在减小B．振子的运动方向向左C．振子的位移方向向左D．振子的位移在增大2．(简谐运动的x－t图象)某弹簧振子的振动图象如图9所示．根据图象判断，下列说法正确的是()图9A．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

7、为－20cmC．第2s末和第3s末振子相对于平衡位置的位移不相同，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3．(简谐运动的x－t图象)如图10所示是某质点做简谐运动的振动图象，根据图象中的信息，回答下列问题：图10(1)质点在第2s末的位移为多少？(2)1～3s内质点的平均速度大小为多少？方向如何？题组一对机械振动的理解1．下列运动属于机械振动的是()①乒乓球在地面上的自由来回上下运动②弹簧振子在竖直方向的上下运动③秋千在空中的来回运动④竖立于水面上的圆柱形玻璃瓶的上下运动A．①②B．②③C．③④D．②③④2．关于

8、机械振动的