物理選擇性必修 第一冊1 簡諧運動優(yōu)秀ppt課件

這是一份物理選擇性必修 第一冊1 簡諧運動優(yōu)秀ppt課件，共21頁。PPT課件主要包含了學習目標，機械振動，簡諧運動的圖像，本課小結，當堂檢測等內(nèi)容，歡迎下載使用。
1. 通過實驗觀察，認識機械運動，會運用理想化方法構建彈簧振子模型。2. 通過觀察、分析和推理，證明彈簧振子的位移——時間圖像時正弦曲線， 會用圖像描述簡諧運動。3. 經(jīng)歷探究簡諧運動規(guī)律的過程，能分析數(shù)據(jù)、發(fā)現(xiàn)特點、形成結論。
鐘擺來回擺動，水中浮標上下浮動，擔物行走時扁擔下物體的顫動，樹梢在微風中的搖擺……在生活中我們會觀察到很多類似這樣的運動。這些運動的共同點是什么？
1.定義：物體(或物體的一部分)總是在某一位置附近的往復運動，叫機械振動，簡稱振動。2.特征：第一，有一個“中心位置”，即平衡位置，也是振動物體靜止時的位置；第二，運動具有往復性。
1.彈簧振子：彈簧振子是指小球和彈簧所組成的系統(tǒng)，是一種理想化模型。2.振子模型：常見的有水平彈簧振子和豎直彈簧振子。如圖所示，圖中球與桿之間的摩擦力及空氣阻力可以忽略，且彈簧的質(zhì)量與小球的質(zhì)量相比可以忽略。
位移隨時間的變化規(guī)律：A、振動物體的位移x都是相對于平衡位置的位移 如圖所示，是振子在A、B位置的位移xA和xB
3.研究彈簧振子的運動：
B、以平衡位置為坐標原點O，沿振動方向建立坐標軸規(guī)定在O點右邊時位移為正，在左邊時位移為負。
4．實際物體看做彈簧振子的四個條件(1)彈簧的質(zhì)量比小球的質(zhì)量小得多，可以認為質(zhì)量集中于振子(小球)；(2)構成彈簧振子的小球體積足夠小，可以認為小球是一個質(zhì)點；(3)忽略彈簧以及小球與水平桿之間的摩擦力；(4)小球從平衡位置被拉開的位移在彈性限度內(nèi)．
二、彈簧振子的位移—時間圖像
圖 1 彈簧振子的頻閃照片
圖 2鋼球釋放后上下振動
圖1的照片是通過頻閃照相得到的。使用數(shù)碼相機或手機的連拍功能也能得到類似的圖片。輕質(zhì)彈簧的下端懸掛一個鋼球，上端固定，它們組成了一個振動系統(tǒng)，稱為豎直彈簧振子。
用手把鋼球向上托起一段距離，然后釋放，鋼球便上下振動。鋼球原來靜止時的位置就是振子的平衡位置（圖2）。用數(shù)碼相機拍攝鋼球的運動。通常每隔0.04 s（這個時間間隔通?？梢栽O定）數(shù)碼相機就會拍攝一幀照片。拍攝時最好把鋼球的位置放在取景框的最左側。在計算機中建立一個幻燈片的演示文稿，把這些照片插入文稿中的同一張空白幻燈片中，照片會按拍攝時間的先后一幀一幀自動向右平鋪開來。把這些照片的上端對齊，便能得到與圖1相似的畫面。這樣就可以在同一個畫面上看到鋼球在各個不同時刻的位置。
從獲得的彈簧振子的 x-t 圖像（圖 3）可以看出，小球位移與時間的關系似乎可以用正弦函數(shù)來表示。是不是這樣呢？還需要進行深入的研究。
如何確定彈簧振子中小球的位移與時間的關系是否遵從正弦函數(shù)的規(guī)律？
1.定義：如果物體的位移與時間的關系遵從正弦函數(shù)的規(guī)律，即它的振動圖像(x－t圖像)是一條正弦曲線，這樣的振動叫作簡諧運動。2.特點：①簡諧運動是最基本、最簡單的振動。②簡諧運動的位移隨時間按正弦規(guī)律變化，所以它不是勻變速運動，是變力作用下的變加速運動。
②任意時刻質(zhì)點的振動方向：看下一時刻質(zhì)點的位置，如圖乙中a點，下一時刻離平衡位置更遠，故a點此刻沿x軸正向振動．圖乙中b點，下一時刻離平衡位置更近，故b此刻沿x軸負向振動．
(1)圖象形狀：正(余)弦曲線．(2)物理意義：表示振動質(zhì)點在不同時刻離開平衡位置的位移，是位移隨時間的變化規(guī)律．(3)獲取信息①任意時刻質(zhì)點位移的大小和方向．如圖甲所示，質(zhì)點在t1、t2時刻的位移分別為x1和－x2.
(1)圖象形狀：正(余)弦曲線．(2)物理意義：表示振動質(zhì)點在不同時刻離開平衡位置的位移，是位移隨時間的變化規(guī)律．(3)獲取信息
③某段時間內(nèi)位移、速度、加速度的變化情況判斷：先判斷質(zhì)點在這段時間內(nèi)的振動方向，從而確定各物理量的變化．如圖甲所示，質(zhì)點在t1時刻到t0時刻這段時間內(nèi)，離平衡位置的位移變小，故質(zhì)點正向平衡位置運動，速度增大，位移和加速度都變?。籺2時刻到下一時刻，質(zhì)點從負位移處遠離平衡位置運動，則速度為負值且減小，位移、加速度增大．
例 關于簡諧運動，下列說法中正確的是（　　）A.彈簧振子的運動是簡諧運動B.簡諧運動就是指彈簧振子的運動C.簡諧運動是勻變速運動D.簡諧運動是機械運動中最簡單、最基本的一種
例 ［多選］下圖表示一簡諧運動的圖像，下列說法正確的是（　?。〢. t1時刻振子正通過平衡位置向x軸正方向運動B. t2時刻振子位于負最大位移處C. t3時刻振子速度最大，加速度為零D.該圖像是從平衡位置開始計時畫出的
解析：D錯：從圖像中可以看出，初始時刻振子在正最大位移處，因此該圖像是從正最大位移處開始計時畫出的。A錯：t1~t2時間內(nèi)振子的位移為負，因此t1時刻振子正通過平衡位置向x軸負方向運動。B對：t2時刻振子在負最大位移處。C對：t3時刻振子位移為零，加速度為零，速度最大。
1．簡諧運動的位移位移的表示方法：以平衡位置為坐標原點，以振動所在的直線為坐標軸，規(guī)定正方向，則某時刻振子偏離平衡位置的位移可用該時刻振子所在位置的坐標來表示．
四、 簡諧運動的特點
2．簡諧運動的速度(1)物理含義：速度是描述振子在平衡位置附近振動快慢的物理量．在所建立的坐標軸(也稱“一維坐標系”)上，速度的正負號表示振子運動方向與坐標軸的正方向相同或相反．(2)特點：如圖所示為一簡諧運動的模型，振子在O點速度最大，在A、B兩點速度為零．
3．簡諧運動的加速度(1)產(chǎn)生：水平彈簧振子的加速度是由彈簧彈力產(chǎn)生的．(2)方向特點：總是指向平衡位置．(3)大小變化規(guī)律：遠離平衡位置運動，振子的加速度增大；向平衡位置運動，振子的加速度減?。黄胶馕恢谜褡拥募铀俣葹榱?；最大位移處振子的加速度最大．
4．理解簡諧運動的對稱性如圖所示，物體在A與B間運動，O點為平衡位置，C和D兩點關于O點對稱，則有：(1)時間的對稱tOB＝tBO＝tOA＝tAO，tOD＝tDO＝tOC＝tCO，tDB＝tBD＝tAC＝tCA.
(2)速度的對稱①物體連續(xù)兩次經(jīng)過同一點(如D點)的速度大小相等，方向相反．②物體經(jīng)過關于O點對稱的兩點(如C與D兩點)的速度大小相等，方向可能相同，也可能相反．
1.機械振動：物體在平衡位置（中心位置）兩側附近所做往復運動。通常簡稱 為振動。 平衡位置：振子原來靜止時的位置2.彈簧振子理性化模型：不計阻力、彈簧的質(zhì)量與小球相比可以忽略。3.簡諧運動：質(zhì)點的位移與時間的關系遵從正弦函數(shù)的規(guī)律，即它的振動圖象 （x—t圖象）是一條正弦曲線 。4.簡諧運動的特點（位移、速度、加速度、對稱性）
1. 彈簧上端固定在O點，下端連接一小球，組成一個振動系統(tǒng)，如圖所示，用手向下拉一小段距離后釋放小球，小球便上下振動起來，下列說法正確的是（　　）A.小球運動的最低點為平衡位置B.彈簧原長時的位置為平衡位置C.小球速度為零的位置為平衡位置D.小球原來靜止時的位置為平衡位置
2. 如圖甲所示，彈簧振子運動的最左端M（最右端N）到平衡位置的距離為l，規(guī)定向右為正方向，其振動圖像如圖乙所示，下列說法正確的是（　　）
A.圖中x0應為lB. 0~t1時間內(nèi)振子由M向O運動
3. ［多選］彈簧振子做簡諧運動，振動圖像如圖所示，則下列說法正確的是（　　）
A.t1、t2時刻振子的速度大小相等、方向相反B.t1、t2時刻振子的位移大小相等、方向相反C.t2、t3時刻振子的速度大小相等、方向相反D.t2、t4時刻振子的位移大小相等、方向相反
解析：A對，B錯：從圖像可看出，t1、t2時刻振子位于同一位置，位移大小相等、方向相同，速度大小相等、方向相反。C錯：t2、t3時刻振子位移大小相等、方向相反，速度大小相等、方向相同。D對：t2、t4時刻振子分別位于平衡位置兩側且對稱，位移大小相等、方向相反。