高中物理 第11章 1 简谐运动学案 新人教版选修3-4-新人教版高二选修3-4物理学案VIP免费

1简谐运动[学习目标]1.了解什么是机械振动，什么是简谐运动.2.理解简谐运动的位移—时间图象的物理意义，知道简谐运动的图象是一条正弦或余弦曲线．(重点)3.经历对简谐运动运动学特征的探究过程，掌握用图象描述运动的方法．(难点)一、弹簧振子1．振子模型如图所示，如果球与杆之间的摩擦可以忽略，且弹簧的质量与小球的质量相比也可以忽略，则该装置为弹簧振子．2．平衡位置：振子原来静止时的位置．3．机械振动振子在平衡位置附近所做的往复运动，简称振动．4．振动特点：振动是一种往复运动，具有周期性和往复性．5．弹簧振子的位移—时间图象建立坐标系：以小球的平衡位置为坐标原点，沿着它的振动方向建立坐标轴．小球在平衡位置右边时它对平衡位置的位移为正，在左边时为负．如图．二、简谐运动及其图象1．定义如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图象(xt图象)是一条正弦曲线，这样的振动叫做简谐运动．2．特点简谐运动是最简单、最基本的振动，其振动过程关于平衡位置对称，是一种往复运动．弹簧振子的运动就是简谐运动．3．简谐运动的图象(如图所示)(1)简谐运动的图象是振动物体的位移随时间的变化规律．(2)简谐运动的图象是正弦(或余弦)曲线，从图象上可直接看出不同时刻振动质点的位移大小和方向、速度大小和方向的变化趋势．1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)弹簧振子的平衡位置都在原长处．(×)(2)振动的物体可以做直线运动，也可以做曲线运动．(√)(3)弹簧振子的运动是简谐运动．(√)(4)振子的位移相同时，速度也相同．(×)(5)简谐运动的图象都是正弦或余弦曲线．(√)2．下列运动中属于机械振动的是()A．小鸟飞走后树枝的运动B．爆炸声引起窗子上玻璃的运动C．匀速圆周运动D．竖直向上抛出的物体的运动E．人说话时声带的振动ABE[物体在平衡位置附近所做的往复运动是机械振动，A、B、E正确．圆周运动和竖直上抛运动不是振动．]3．如图所示的弹簧振子，O点为它的平衡位置，当振子m离开O点，再从A点运动到C点时，下列说法正确的是()A．位移大小为OCB．位移方向向右C．位移大小为ACD．位移方向向左E．振子从A点运动到C点时，加速度方向与速度方向相同ABE[振子离开平衡位置，以O点为起点，C点为终点，位移大小为OC，方向向右，从A到O是加速运动．选项A、B、E正确．]弹簧振子1．机械振动的理解(1)机械振动的特点：①振动的轨迹：可能是直线，也可能是曲线．②平衡位置：质点原来静止时的位置．从受力角度看，应该是振动方向上合力为零的位置．③振动的特征：振动具有往复性．(2)振动的条件①每当物体离开平衡位置后，它就受到一个指向平衡位置的力，该力产生使物体回到平衡位置的效果(这样的力称为回复力，在第3节中我们将学到)．②受到的阻力足够小如果物体只受到指向平衡位置的力而阻力为零，则物体做自由振动，当然这是一种理想模型．2．弹簧振子的位移—时间图象(1)弹簧振子位移—时间图象的获得①建立坐标系：以小球的平衡位置为坐标原点，沿着它的振动方向建立坐标轴，规定小球在平衡位置右边时，位移为正，在平衡位置左边时，位移为负．②绘制图象：用频闪照相的方法来显示振子在不同时刻的位置，得到如图所示的图象．③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．(2)图象的含义反映了振动物体相对于平衡位置的位移随时间变化的规律，弹簧振子的位移—时间图象是一个正(余)弦函数图象．【例1】如图所示，弹簧下端悬挂一钢球，上端固定组成一个振动系统，用手把钢球向上托起一段距离，然后释放，下列说法正确的是()A．钢球运动的最高处为平衡位置B．钢球运动的最低处为平衡位置C．钢球速度最大处为平衡位置D．钢球原来静止时的位置为平衡位置E．钢球在平衡位置时所受合力为零CDE[钢球振动的平衡位置应在钢球重力与弹力相等的位置，即钢球自然静止时的位置，故C、D、E正确．]对弹簧振子的说明弹簧振子有多种表现形式，对于不同的弹簧振子，在平衡位置处，弹簧不一定处于原长(如竖直放置...