2.1 简谐运动 (共26张PPT) 课件 2024-2025学年高二物理人教版（2019）选择性必修第一册

(课件网) 第二章 机械振动 第1节 简谐运动 秋千、钟摆的来回摆动，担物行走时扁担下物体的颤动，树梢在微风中的摇摆，蜜蜂翅膀抖动……在生活中我们会观察到很多类似这样的运动。这些运动的共同点是什么 围绕着“中心”位置“往复”运动 对称性 周期性 1.知道什么是机械振动，什么是弹簧振子； 2.知道什么样的振动是简谐运动； 3.明确简谐运动的位移-时间图像的物理意义，能根据图像判定振子在振动过程中的位移、速度、加速度的变化规律。 知识点一：机械振动 1.定义： 物体(或物体的一部分)总是在某一位置附近的往复运动，叫机械振动，简称振动。 ①平衡位置———�对称性”，即振动停止时物体所在位置 ②往复运动———�周期性” 2.特点： 注意：振动轨迹不一定都为直线，也可像钟摆一样为曲线。 平衡位置 小球在竖直面内的摆动 小球在两弹簧作用下的左右运动 小球在两光滑斜面上的滚动 小球在桌面上的反弹 判断下列物体的运动是否是机械振动 知识点二：弹簧振子 1.概念：如图 ，把一个有小孔的小球连接在弹簧的一端，弹簧的另一端固定，小球套在光滑的杆上，能够自由滑动。弹簧的质量与小球相比可以忽略。小球运动时空气阻力很小，也可以忽略。像这样的小球和弹簧所组成的系统称为弹簧振子，有时也简称为振子。 2.平衡位置：小球原来静止时的位置。弹簧未形变时，小球所受合力为 0，处于平衡位置。振子在平衡位置处速度最大。 3.弹簧振子模型：常见的有水平弹簧振子和竖直弹簧振子。 O O O：平衡位置 （1）M小球 M弹簧 弹簧的质量与小球相比可忽略，可以认为质量集中于振子(小球)； （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）摩擦力和空气阻力等可以忽略； （4）小球从平衡位置被拉开的位移在弹性限度内。 4. 条件（理想化模型） （1）弹簧振子在运动过程中，振子所受到的 弹力随位移的变化而变化，因而弹簧振子的 运动是非匀变速运动，切不可作为匀变速运 动处理。 （2）振子受到的弹力是变力，弹簧振子的运动是变加速运动。 5. 弹簧振子的运动特点 思考与讨论：弹簧振子的位移指的是什么？ 如图，是振子在A、B位置的位移xA和xB 。若规定向右为正方向，则振子在平衡位置右侧位移为正，在平衡位置左侧位移为负。 A B O 弹簧振子的位移指振子相对平衡位置的位移，用由平衡位置指向振子位置的有向线段来表示. 思考与讨论：弹簧振子的平衡位置一定在弹簧的原长位置吗？ 不一定.如图所示，用手把钢球向上托起一段距离，然后释放，钢球便上下振动，其振动的平衡位置不在弹簧的原长位置，而是在弹力与重力的合力为零的位置. 如何更直观的了解弹簧振子运动的特点？ 知识点三：弹簧振子的位移—时间图像 （1）位移x：振动物体的位移x用从平衡位置指向物体所在位置的有向线段表示。 思考：如果想要描绘弹簧振子的位移随时间变化的关系，建立上图中的一维直线坐标系是否足够？ 不够。因为弹簧振子的运动具有往复性，同一个位置对应许多时刻，缺乏唯一性。应该使用二维坐标系。 1.建立坐标系 （2）画法： 坐标原点 －平衡位置 横坐标－振动时间 纵坐标－振子偏离平衡位置的位移 规定在0点右边时位移为正，左边时位移为负。 分析：因为摄像底片做匀速运动，底片运动的距离与时间成正比。因此，可用底片运动的距离代表时间轴，振子的频闪照片反映了不同时刻振子离开平衡位置的位移，也就是位移随时间变化的规律。 特点：时间间隔相等为 0.05 s 底片匀速运动 弹簧振子的频闪照片 （1）频闪照相 2.绘制图像 在坐标系中标出各时刻小球球心的位移，用曲线将其连接在一起，得到振动图像，如图所示： （2）描点法绘制图像 注意：弹簧振子沿一直线做往复运动， ... ...