11.1简谐运动ppt课件
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1、,第十一章 机械振动,1简谐运动,1.知道什么是弹簧振子,知道振子的平衡位置和位移的概念. 2.知道简谐运动的位移时间图象的物理意义,知道其图象是一条正弦曲线.,学科素养与目标要求,物理观念:,科学思维:,科学探究:,会根据简谐运动的位移时间图象分析振子的位移和速度的变化情况.,通过对比振子和匀速直线运动物体的位移时间图象,弄清图象的物理意义及应用.,NEIRONGSUOYIN,内容索引,自主预习 预习新知 夯实基础,重点探究 启迪思维 探究重点,达标检测 检测评价 达标过关,自主预习,1.平衡位置:振子原来 时的位置. 2.机械振动:振子在 附近的往复运动,简称振动. 3.弹簧振子: 和弹簧
2、构成的系统.,一、弹簧振子,静止,平衡位置,小球,1.用横坐标表示振子运动的 ,纵坐标表示振子离开 位置的位移(x),描绘出的图象就是 随 变化的图象,即xt图象,如图1所示.,图1,时间(t),平衡,位移,时间,2.振子的位移:振子相对 位置的位移.,平衡,二、弹簧振子的位移时间图象(xt 图象),简谐运动:质点的位移与时间的关系遵从 的规律,即它的振动图象(xt图象)是一条 曲线.,三、简谐运动及其图象,正弦函数,正弦,1.判断下列说法的正误. (1)竖直放于水面上的圆柱形玻璃瓶的上下运动是机械振动.() (2)物体的往复运动都是机械振动.() (3)弹簧振子的位移是从平衡位置指向振子所在
3、位置的有向线段.() (4)简谐运动的图象表示质点振动的轨迹是正弦曲线.(),即学即用,2.如图2所示的弹簧振子,O点为它的平衡位置,当振子从A点运动到C点时,振子离开平衡位置的位移是_(选填“OC”“AC”或“CO”),从A点运动到C点的过程中,位移变_(选填“小”或“大”),速度变_(选填“小”或“大”).,图2,大,OC,小,重点探究,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.,一、弹簧振子,(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.小球因为受到摩擦力的作用最终停止运动.,导学探究,(2)在横杆上
4、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?,(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?,答案小球往复运动的次数增多,运动时间变长.,答案小球将持续地做往复运动.,1.平衡位置:振子原来静止时的位置.平衡位置不一定是中心位置(如图3所示物体的振动),物体经过平衡位置时不一定处于平衡状态(如图4所示物体的振动).,图4,图3,知识深化,2.弹簧振子是一种理想化模型.实际物体可看成弹簧振子的条件: (1)不计摩擦阻力和空气阻力. (2)不计弹簧的质量. (3)物体可视为质点. (4)弹簧的形变在弹性限度内. 3.弹簧振子的
5、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移动时,位移增大;当振子由最大位移处向平衡位置移动时,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;振子由最大位移处向平衡位置运动时,速度增大. (3)加速度及其变化 水平弹簧振子所受弹簧的弹力是振子受到的合力,竖直弹簧振子所受的重力与弹力之和是振子受到的合力.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(多选)在图5
6、中,当振子由A向平衡位置O运动时,下列说法正确的是 A.振子的位移变小 B.振子的运动方向向左 C.振子的位移方向向左 D.振子的位移变大,解析在振动中位移的参考点是O点,由于振子在O点的右侧由A向O运动,所以振子的运动方向向左,位移方向向右,且位移变小,故A、B正确.,图5,例2如图6所示为一个水平方向的弹簧振子,小球在MN间做简谐运动,O是平衡位置.关于小球的运动情况,下列描述正确的是 A.小球经过O点时速度为零 B.小球经过M点与N点时有相同的加速度 C.小球从M点向O点运动过程中,加速度增大,速度增大 D.小球从O点向N点运动过程中,加速度增大,速度减小,解析小球经过O点时速度最大,A
7、错; 小球在M点与N点的加速度大小相等,方向相反,B错; 小球从M点向O点运动过程中,速度增大,加速度减小,C错; 小球从O点向N点运动过程中,速度减小,加速度增大,D对.,图6,学科素养以上两题考查了弹簧振子在振动过程中位移、速度、加速度的变化规律,在位移为零处,即平衡位置,加速度为零,速度最大;在最大位移处,速度为零,加速度最大.通过解题,让物理概念和规律在头脑中得到提炼和升华,体现了“物理观念”与“科学思维”的学科素养.,二、简谐运动及其图象,甲、乙两同学合作模拟弹簧振子的xt图象: 如图所示,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
8、向振动画线,乙同学沿OO方向水平向右匀速拖动白纸.,导学探究,(1)白纸不动时,甲同学画出的轨迹是怎样的?,答案是一条垂直于OO的直线.,(2)乙同学向右慢慢匀速拖动白纸时,甲同学画出的轨迹又是怎样的?,答案轨迹如图所示,类似于正弦曲线.,(3)沿OO方向与垂直OO方向分别建立坐标轴,说说两坐标轴可表示什么物理量?图线上点的坐标表示什么?用什么方法判断上述图象是否为正弦曲线?,答案垂直OO方向的轴为位置坐标轴x(如果以O为出发点,也可以说是位移坐标轴),沿OO方向的轴为时间轴t.图线上点的坐标表示某时刻铅笔尖的位移(以O为出发点)或位置.一种方法是用图上坐标点代入正弦函数表达式中进行检验,另一
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