高中物理 第十一章 机械振动 第1课时 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

第1课时简谐运动[研究选考·把握考情]知识内容简谐运动考试要求加试b教学要求1.知道机械振动是一种周期性的往复运动2.知道弹簧振子是理想化模型3.知道弹簧振子的位移随时间的变化规律4.知道简谐运动是最简单、最基本的振动5.知道简谐运动图象是正弦曲线，会根据图象特点判断物体是否做简谐运动6.会用实验方法(包括传感器)得到振动图象7.理解简谐运动图象的意义和特点，知道简谐运动的图象并不表示质点的运动轨迹8.了解振动图象是记录振动的常用方法知识点一弹簧振子[基础梳理]1.平衡位置小球原来静止时的位置。2.机械振动小球在平衡位置附近的往复运动，是一种机械振动，简称振动。3.弹簧振子如图1所示，把一个有孔的小球装在弹簧的一端，弹簧的另一端固定，小球穿在光滑的杆上，能够自由滑动，两者之间的摩擦可以忽略，弹簧的质量与小球的质量相比也可以忽略这样的系统称为弹簧振子。图1易错警示(1)弹簧振子不一定水平放置，例如：竖直悬挂的弹簧振子、光滑斜面上的弹簧振子，如图2所示。图2(2)振动是一种往复运动，具有周期性和往复性。[即学即练](多选)下列运动属于机械振动的是()A.乒乓球在地面上的自由来回上下运动B.弹簧振子在竖直方向的上下运动C.秋千在空中的来回运动D.竖立于水面上的圆柱形玻璃瓶的上下运动答案BCD知识点二弹簧振子的位移—时间图象[基础梳理]1.建立坐标系如图3所示，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。图32.振子位置的确定用频闪照相机拍摄时，底片从下向上匀速运动，因此在底片上留下了小球和弹簧的一系列的像，对应小球在各个时刻的位置，得到如图3所示的图象。[要点精讲]1.振子的位移x的意义振子的位移通常以平衡位置为参考点，是由平衡位置指向振子所在位置的有向线段(不同于一般运动的位移)。在x－t图象中，振子位置在t轴上方，表示位移为正(如图4中t1、t4时刻的位移)，位置在t轴下方表示位移为负(如图4中t2时刻的位移)。图42.图象的物理意义：反映了振子位置随时间变化的规律，它不是振子的运动轨迹。【例1】如图5所示是用频闪照相的方法获得的弹簧振子的位移—时间图象，下列有关该图象的说法正确的是()图5A.该图象的坐标原点是建立在弹簧振子的平衡位置B.从图象可以看出小球在振动过程中是沿横轴方向移动的C.为了显示小球在不同时刻偏离平衡位置的位移让底片沿垂直x轴方向匀速运动D.图象中小球的疏密显示出相同时间内小球位置变化快慢不同解析该图象的坐标原点是建立在弹簧振子的平衡位置，小球的振动过程是在垂直于横轴方向的，故A对B错；由获得图象的方法知C对；频闪照相是相同时间内留下的小球的像，因此小球的疏密显示了它的位置变化快慢，D对。答案ACD名师点睛(1)弹簧振子位于关于平衡位置对称的两点时，振子的位移大小相等，方向相反；振子的速度大小相等，方向可能相同，也可能相反。(2)振动图象描述的是振动质点的位移随时间的变化关系，而非质点运动的轨迹。比如弹簧振子的运动，其轨迹为一条线段，而它的振动图象却是正弦曲线。【例2】如图6甲所示为一弹簧振子的位移－时间图象，在乙图中，规定振子向右的方向为正方向，则()甲乙图6A.图甲中振子振动的起始位置是O点B.从初始位置开始，振子向右运动C.甲图中的O、A、B、C、D分别与乙图中的E、G、E、F、E对应D.在t＝2s时，振子的速度的方向与t＝0时速度的方向相同解析由甲图可知，起始位置位移为零，而位移是指由平衡位置指向振子所在位置的有向线段的长度，故起始位置应在平衡位置，选项A正确；从初始位置开始，振子的位移为正，故振子向右运动，选项B正确；O、B、D点位移为零，对应平衡位置E，A点为正向最大位移，对应位置为G，C点为负向最大位移，对应位置为F，选项C正确；t＝0时，切线斜率为正，说明振子向正方向运动，t＝2s时，切线斜率为负，说明振子向负方向运动，则两时刻速度方向相反，选项D错误。答案ABC知识点三简谐运动及其图象[基础梳理]1.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(x－t图象)是一条正弦曲线，这样的振动叫做简谐运动。2.简谐运动是最简单、最基本...