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 观察下图几个常见的运动，具有什么共同特点？ 特点: 上述物体总是在某一位置附近做往复性的运动。 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. 能正确理解简谐运动的位移—时间图像的物理含义，知道简谐运动的图像是一条正弦曲线。 01 机械振动 1.定义：物体或物体的一部分在某个位置附近的往复运动称为机械振动 ，简称振动。 2.特征：(1)有一个“中心位置”（振动物体静止时的位置）； (2)运动具有往复性。 想一想：你能举出生活中，机械振动的其他例子吗？ 平衡位置 1.(多选)下列几种运动属于机械振动的是( 　 　) A．乒乓球在地面上的上下运动 B．弹簧振子在竖直方向的上下运动 C．秋千在空中来回运动 D．浮于水面上的圆柱形玻璃瓶上下振动 BCD 02 弹簧振子 1.定义:小球和弹簧所组成的系统称作弹簧振子，简称振子。 O点为平衡位置： 物体原来静止时的位置 2.条件: （1）忽略摩擦力等各种阻力； （2）小球看成质点； （3）忽略弹簧质量; （4）弹簧始终在弹性限度内。 理想模型 水平弹簧振子 把小球拉向右方，然后放开，它就在平衡位置附近运动起来。 竖直弹簧振子 总是在竖直方向的平衡位置附近的往复运动。 3.常见的弹簧振子 思考：弹簧振子的平衡位置一定在弹簧的原长位置吗？ 要想了解弹簧振子运动的特点，就要知道它的位置随时间变化的关系。 怎样才能得到小球位置与时间的关系？ （1）振子在某时刻的位移：从平衡位置指向振子在该时刻位置的有向线段；若规定振动质点在平衡位置右侧时位移为正，则它在平衡位置左侧时位移为负。 1.弹簧振子的位移 03 弹簧振子的位移-时间图像 （2）振子在某段时间内的位移：由初位置指向末位置的有向线段。 例如：振子在MM′之间振动，O为平衡位置，振子的在某时刻的位移x情况： O→M: M→O: O→M : M →O: x的大小增大，方向始终向右。 x的大小减小，方向始终向右。 x的大小增大，方向始终向左。 x的大小减小，方向始终向左。 振子在某时刻的位移方向总是背离平衡位置．如图所示，振子在AA′之间振动，O为平衡位置，t1时刻振子在M点的位移为xM，t2时刻振子在N点的位移为xN。而振子在Δt＝t2－t1时间内的位移为xMN，方向如右图所示． （3）振子在某时刻的位移与在某段时间内的位移的区别 通常说的振子的位移是指某时刻的位移，即振子相对平衡位置的位移。因此在研究振动时，字母x具有双重含义：它既表示小球的位置(坐标)，又表示振子在某时刻的位移。 怎样才能得到小球位移与时间的关系？ （1）图象的建立：用横坐标表示物体运动的时间t，纵坐标表示振动物体运动过程中相对平衡位置的位移x，建立坐标系，如图． t /s x 横向 纵向 2.弹簧振子的位移—时间图像 （2）图像的获取方式 方法一：手动描图法 以小球的平衡位置为坐标原点，规定水平向右为正方向，横轴为时间 t，纵轴为位移 x。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： 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。 底片匀速运动方向 0 x t 方法二：频闪照相法 结论：弹簧振子的振动图像是一条正弦曲线. 04 简谐运动 思考讨论：从获得的弹簧振子的 x-t 图像可以看出，小球位移与时间的关系似乎可以用正弦函数来表示，如何确定弹簧振子中小球的位移与时间的关系是否遵从正弦函数的规律？ （1）验证法:假定是正弦曲线，可用刻度尺测量它的振幅和周期，写出对应的表达式，然后在曲线中选小球的若干个位置，用刻 ... ...