2.1机械振动 简谐运动（课件）高二物理（沪科版2020上海选择性必修第一册）(共48张PPT)

(课件网) 第二章 机械振动 2.1机械振动 简谐运动 1.了解什么是机械振动，认识自然界和生产、生活中的振动 现象. 2.认识弹簧振子这一物理模型，理解振子的平衡位置和位移 随时间变化的图像. 3.理解简谐运动的概念和特点，知道简谐运动的图像是一条正弦 曲线，并能用简谐运动图像分析振子位移和速度的变化. 4.知道振幅、周期、频率的定义和意义. 【学习目标】 导入新课 日常，我们会经常看到：刮风时，树枝在风力作用下，会以树根为中心来回不断地摆动。这种运动和我们前面学的运动是明显不用的。今天，我们就来研究这种运动。 一、机械振动 2.特点: (1)平衡位置 振动停止时物体所在的位置。 --“对称性” (2)往复运动 --“周期性” 物体在某一位置（平衡位置）附近的往复运动。 1.定义: 二、弹簧振子 如图所示的装置，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. (1)小球的运动具有什么特点？为什么小球最终停止运动？ 答案　小球的运动具有往复性.小球因为受到阻力的作用最终停止运动. (2)在横杆上涂上一层润滑油，重复刚才的实验，观察到的结果与第一次实验有何不同？ 答案　小球往复运动的次数增多，运动时间变长. (3)猜想：如果小球受到的阻力忽略不计，弹簧的质量比小球的质量小得多，也忽略不计，实验结果如何？ 答案　小球将持续地做往复运动. （1）分类: 水平弹簧振子 竖直弹簧振子 1.定义: 小球和弹簧所组成的系统。 (2)平衡位置 水平弹簧振子 竖直弹簧振子 ：振子原来静止时的位置。 F=0 该点为弹簧原长 F=mg 该点不是弹簧原长 (3)位移： 水平弹簧振子 竖直弹簧振子 由平衡位置指向振子所在位置的有向线段 大家可以大致判断速度的方向和大小吗？ 2.振动系统看成弹簧振子的条件 (1)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. (2)构成弹簧振子的小球体积足够小，可以认为小球是一个质点. (3)摩擦力可以忽略. (4)小球从平衡位置被拉开的距离在弹性限度内. 3.弹簧振子的振动分析 (1)位移及其变化 位移指相对平衡位置的位移，由平衡位置指向振子所在的位置.当振子从平衡位置向最大位移处运动时，位移增大；反之，位移减小. (2)速度及其变化 振子在平衡位置处速度最大，在最大位移处速度为零.振子由平衡位置向最大位移处运动时，速度减小；反之，速度增大. (3)涉及加速度变化的图像问题 不论是水平弹簧振子还是竖直弹簧振子，均满足：在平衡位置处所受的合力为零，加速度为零；而在最大位移处所受的合力最大，加速度最大. 例1　如图所示，弹簧下端悬挂一钢球，上端固定，它们组成一个振动的系统.开始时钢球静止，现用手把钢球向上托起一段距离，然后释放，钢球便上下振动起来，若以竖直向下为正方向，下列说法正确的是 A.钢球的最低处为平衡位置 B.钢球振动过程中速度为零的位置为平衡位置 C.钢球振动到距原静止位置下方3 cm处时位移为3 cm D.钢球振动到距原静止位置上方2 cm处时位移为2 cm √ 解析　钢球的平衡位置为钢球原来静止时的位置，故A、B错误； 钢球的位移为从平衡位置指向某时刻钢球所在位置的有向线段，竖直向下为正方向，可知C正确，D错误. 例2　如图所示，水平方向上有一弹簧振子，O点是其平衡位置，振子在a和b之间振动，关于振子，下列说法正确的是 A.在a点时加速度最大，速度最大 B.在O点时速度最大，位移最大 C.在b点时位移最大，速度最小 D.在b点时加速度最大，速度最大 √ 解析　O点为弹簧振子的平衡位置，振子在O点时加速度为零，位移为零，速度最大，故B错误； 振子在a、b两点时，位移最大，加速度最大，速度为零，故A、D错误，C正确. 针对训练1　如图所示为一个水平方向的弹簧振子，小球 ... ...