高中物理 第1章 机械振动 1 研究简谐运动学案 沪科版选修3-4-沪科版高二选修3-4物理学案VIP免费

研究简谐运动1.知道什么是机械振动．2.知道简谐运动的定义，明确简谐运动过程中位移跟时间的关系．3．会用图像及物理量描述简谐运动．(重点、难点)一、什么是简谐运动1．机械振动：物体(或物体的一部分)以平衡位置为中心所做的周期性的往复运动．2．平衡位置：做往复运动的物体能够静止的位置．3．简谐运动：机械振动的质点偏离平衡位置的位移与时间的关系遵从正弦(或余弦)函数规律的振动．简谐运动的位移是指相对于平衡位置的位移．二、用图像描述振动1．振动的位移—时间图像通常叫做振动图像，它是对振动的一种形象描述．2．可以用示波器研究振动图像，地震仪和心电图仪等描绘的都是振动图像．三、描述简谐运动的物理量1．周期和频率(1)周期：做简谐运动的物体完成一次全振动所经历的时间叫做振动的周期．(2)频率：单位时间内物体完成全振动的次数叫做振动的频率．(3)周期与频率的关系：周期和频率都是表示物体振动快慢的物理量．它们的关系是T＝1/f．在国际单位制中，周期的单位是秒．频率的单位是赫兹，1Hz＝1s－1.2．振幅：振动物体在振动过程中离开平衡位置的最大位移叫做振动的振幅．振幅是标量，用A表示，单位是米(m)．对弹簧振子模型的理解1．弹簧振子模型(1)构造上是一根不计质量的弹簧，一端固定，另一端连接一个质点．(2)运动时质点不受任何摩擦和介质阻力．判定一个实际系统能否看成弹簧振子，就从这两方面去衡量．2．弹簧振子的位移(1)简谐运动中的位移是从平衡位置指向振子某时刻所在位置的有向线段，在振动中，不管振动质点初始时刻的位置在哪儿，振动中的位移都是从平衡位置开始指向振子所在位置．(2)简谐运动中的位移也是矢量，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就为负．3．弹簧振子的运动规律(1)振子振动过程中经过平衡位置位移是零，而速度最大．(2)离开平衡位置时，位移变大，但速度变小．(3)速度为零处是最大位移处，振动的位移是相对平衡位置而言的．(4)振子做变加速直线运动，加速度方向与位移方向相反．一水平弹簧振子做简谐运动，则下列说法中正确的是()A．若位移为负值，则速度一定为正值，加速度也一定为正值B．振子通过平衡位置时，速度为零，加速度最大C．振子每次通过平衡位置时，加速度相同，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，但加速度一定相同[解题探究](1)位移何时为正，何时为负？(2)平衡位置时物体所受合力为多少？[解析]在简谐运动中，加速度的方向一定与位移方向相反，并总是指向平衡位置，但速度方向可能与位移方向相同，也可能相反；振子通过同一位置，位移相同，则加速度一定相同，速度可能相同也可能相反；振子离开平衡位置时，加速度增大，速度减小；振子向平衡位置运动时，加速度减小，速度增大，只有选项D正确．[答案]D(1)简谐运动是变加速运动．(2)振动物体通过同一位置，其位移和加速度的方向是一定的，而速度方向却有两种可能．(3)在判断简谐运动的位移、速度、加速度的关系时，应作出物理情景示意图．结合示意图进行分析．1.下列说法正确的是()A．弹簧振子的运动是简谐运动B．简谐运动是机械运动中最简单、最基本的一种C．简谐运动中位移的方向总是指向平衡位置D．简谐运动中位移方向总与速度方向相反解析：选A.弹簧振子的运动就是简谐运动，但简谐运动有许多种，如水中浮标上下微小的浮动，后面将要学习的单摆在空气中小角度摆动都是简谐运动，它是机械振动中最基本、最简单的一种，而机械运动中最基本、最简单的一种是匀速直线运动，因此A正确，B错误．振动中位移总是相对于平衡位置而言的，而它总是从平衡位置开始，总是背离平衡位置的，所以C错误．虽然位移方向总背离平衡位置，但速度具有“双向性”，当质点远离平衡位置运动时，它与位移方向同向；质点向平衡位置运动时，它与位移方向相反，所以D错误．简谐振动的图像1．绘制振动图像绘制振动图像时，以时间为横轴，以位移为纵轴，首先列表找出各时刻t对应的振子位移，然后根据表中的数据在位移－时间图像上描出对应的点，用平滑的曲线连接各点，便得到振动图像．2．物理意义：表示振动的质点在不同时刻偏离平衡...