《高中物理 第11章 機(jī)械振動(dòng) 1 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)課件 新人教版選修3-4.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 第11章 機(jī)械振動(dòng) 1 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)課件 新人教版選修3-4.ppt（30頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

第十一章 機(jī)械振動(dòng),1 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),填一填,練一練,1.彈簧振子及其位移—時(shí)間圖象(見(jiàn)課本第2頁(yè)) (1)彈簧振子模型: 如圖所示,如果球與桿之間的摩擦可以忽略,且彈簧的質(zhì)量與小球的質(zhì)量相比也可以忽略,則該系統(tǒng)為彈簧振子。 (2)機(jī)械振動(dòng):振子在平衡位置附近所做的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 (3)平衡位置:振子原來(lái)靜止時(shí)的位置。 (4)振子的位移:從平衡位置指向振子所在位置的有向線段。 (5)振動(dòng)圖象的作法:以x軸(縱坐標(biāo)軸)上的數(shù)值表示質(zhì)點(diǎn)相對(duì)平衡位置的位移,以t軸(橫坐標(biāo)軸)上的數(shù)值表示各個(gè)時(shí)刻,這樣在x-t坐標(biāo)系內(nèi),可以找到各個(gè)時(shí)刻對(duì)應(yīng)質(zhì)點(diǎn)位移坐標(biāo)的點(diǎn),即位移隨時(shí)間分布的情況——振動(dòng)圖象。 (6)圖象的含義及特點(diǎn):反映了振動(dòng)物體相對(duì)平衡位置的位移隨時(shí)間的變化規(guī)律,彈簧振子的位移—時(shí)間圖象是一條正(余)弦曲線。,,,,,,,,,,,填一填,練一練,2.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)(見(jiàn)課本第3頁(yè)) (1)定義:如果質(zhì)點(diǎn)的位移與時(shí)間的關(guān)系遵從正弦函數(shù)的規(guī)律,即它的振動(dòng)圖象(x-t圖象)是一條正弦曲線,這樣的振動(dòng)叫作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。 (2)特點(diǎn):簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是最簡(jiǎn)單、最基本的機(jī)械振動(dòng),其振動(dòng)過(guò)程關(guān)于平衡位置對(duì)稱,是一種往復(fù)運(yùn)動(dòng)。彈簧振子的運(yùn)動(dòng)就是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。 (3)圖象的應(yīng)用:醫(yī)院里的心電圖、地震儀中繪制的地震曲線。,,,,,,填一填,練一練,下列說(shuō)法中正確的是( ) A.彈簧振子的運(yùn)動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) B.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)就是指彈簧振子的運(yùn)動(dòng) C.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是勻變速運(yùn)動(dòng) D.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是機(jī)械振動(dòng)中最簡(jiǎn)單、最基本的一種運(yùn)動(dòng) 解析:只要運(yùn)動(dòng)x-t圖象滿足正余弦曲線,該運(yùn)動(dòng)即為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),不一定只有彈簧振子的運(yùn)動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)A正確,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;研究水平彈簧振子時(shí),發(fā)現(xiàn)振子(小球)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,所受彈簧的彈力在不斷變化,根據(jù)牛頓第二定律F=ma可知,簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)為變加速運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)C錯(cuò)誤;簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是最簡(jiǎn)單、最基本的機(jī)械振動(dòng),選項(xiàng)D正確。 答案:AD,,,探究一,探究二,探究一對(duì)彈簧振子和簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的理解 問(wèn)題導(dǎo)引 如圖,彈簧連接的塑料小球穿在細(xì)木桿上,該裝置是否為彈簧振子?若不計(jì)小球與桿間的摩擦,小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中通過(guò)B點(diǎn)時(shí),小球的位移如何表示?,名師精講 1.對(duì)彈簧振子的理解 (1)彈簧振子是一個(gè)理想化模型,與我們學(xué)習(xí)的質(zhì)點(diǎn)、點(diǎn)電荷等一樣,是為研究問(wèn)題而抓住物體的主要因素、忽略次要因素的一種科學(xué)的處理方法。 (2)平衡位置 ①振子靜止時(shí)的位置,在平衡位置時(shí),小球受到的合力為零。 ②在平衡位置時(shí),彈簧不一定處于原長(zhǎng)。 (3)實(shí)際物體看作彈簧振子的四個(gè)條件 ①?gòu)椈傻馁|(zhì)量比小球的質(zhì)量小得多,可以認(rèn)為質(zhì)量集中于振子(小球); ②構(gòu)成彈簧振子的小球體積足夠小,可以認(rèn)為小球是一個(gè)質(zhì)點(diǎn); 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)。,探究一,探究二,探究一,探究二,2.對(duì)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的理解 (1)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移 ①定義:振動(dòng)位移可用從平衡位置指向振子所在位置的有向線段表示,方向?yàn)閺钠胶馕恢弥赶蛘褡铀谖恢?大小為平衡位置到該位置的距離。 ②位移的表示方法:以平衡位置為坐標(biāo)原點(diǎn),以振動(dòng)所在的直線為坐標(biāo)軸,規(guī)定正方向,則某時(shí)刻振子偏離平衡位置的位移可用該時(shí)刻振子所在位置的坐標(biāo)來(lái)表示。,探究一,探究二,(2)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的速度 ①物理含義:速度是描述振子在平衡位置附近振動(dòng)快慢的物理量。在所建立的坐標(biāo)軸上,速度的正負(fù)號(hào)表示振子運(yùn)動(dòng)方向與坐標(biāo)軸的正方向相同或相反。 ②特點(diǎn):如圖為一簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的模型,振子在O點(diǎn)速度最大,在A、B兩點(diǎn)速度為零。,探究一,探究二,(3)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(diǎn):總是指向平衡位置。方向始終和位移方向相反。 ③大小變化規(guī)律:遠(yuǎn)離平衡位置運(yùn)動(dòng),振子的加速度增大;向平衡位置運(yùn)動(dòng),振子的加速度減小。平衡位置,振子的加速度為零;最大位移處,振子的加速度最大。,探究一,探究二,典例剖析 【例題1】 (2015·濟(jì)寧一中高二月考)關(guān)于水平放置的彈簧振子的運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法中正確的是( ) A.若位移為負(fù)值,則速度一定為正值,加速度也一定為正值 B.振子通過(guò)平衡位置時(shí),速度為零,加速度最大 C.振子每次通過(guò)平衡位置時(shí),加速度相同,速度也一定相同 D.振子每次通過(guò)同一位置時(shí),其速度不一定相同,但加速度一定相同,探究一,探究二,解析: 如圖所示,因?yàn)閺椈烧褡拥奈灰剖且云胶馕恢肙為起點(diǎn)的,設(shè)向右為正,則當(dāng)振子在OB段時(shí),位移為正,在OA段時(shí)位移為負(fù),可見(jiàn)當(dāng)振子由O向A運(yùn)動(dòng)時(shí)其位移為負(fù)值,速度也是負(fù)值,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;振子在平衡位置時(shí),彈力為零,加速度a為零,但速度最大,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;振子在平衡位置O時(shí),速度方向可以是不同的,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;由a=知,x相同時(shí)a相同,但振子在該點(diǎn)的速度方向可以向左,也可以向右,故選項(xiàng)D正確。 答案:D,,探究一,探究二,探究一,探究二,變式訓(xùn)練1 導(dǎo)學(xué)號(hào)38190001彈簧振子在光滑水平面上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),在振子向平衡位置運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中( ) A.振子所受的彈力逐漸增大 B.振子的位移逐漸增大 C.振子的速度逐漸減小 D.振子的加速度逐漸減小 解析:振子的位移指由平衡位置指向振子所在位置的有向線段,因而向平衡位置運(yùn)動(dòng)時(shí)位移逐漸減小;而彈力與位移成正比,故彈簧彈力減小;由牛頓第二定律知,加速度也減小;振子向著平衡位置運(yùn)動(dòng)時(shí),彈力與速度方向一致,故振子的速度逐漸增大。 答案:D,,,探究一,探究二,探究二對(duì)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象的理解 問(wèn)題導(dǎo)引 如圖所示,在彈簧振子的小球上固定安置一記錄用的鉛筆P,在下面放一條白紙帶,鉛筆可在紙上留下痕跡。 (1)振子振動(dòng)時(shí)白紙不動(dòng),畫出的軌跡是怎樣的? (2)振子振動(dòng)時(shí),勻速拖動(dòng)白紙時(shí),畫出的軌跡又是怎樣的?,探究一,探究二,名師精講 1.形狀:正弦曲線。 2.物理意義:表示振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)在不同時(shí)刻偏離平衡位置的位移,是位移隨時(shí)間的變化規(guī)律。 3.獲取信息: (1)任意時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)位移的大小和方向。如圖甲所示,質(zhì)點(diǎn)在t1,t2時(shí)刻的位移分別為x1和-x2。,甲,探究一,探究二,(2)任意時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向:看下一時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的位置,如圖乙中a點(diǎn),下一時(shí)刻離平衡位置更遠(yuǎn),故a點(diǎn)此刻向上振動(dòng)。 (3)某段時(shí)間內(nèi)位移、速度、加速度的變化情況判斷:先判斷質(zhì)點(diǎn)在這段時(shí)間內(nèi)的振動(dòng)方向,從而確定各物理量的變化。如圖甲所示,質(zhì)點(diǎn)在t1時(shí)刻到t0時(shí)刻這段時(shí)間內(nèi),離平衡位置的位移變小,故質(zhì)點(diǎn)正向平衡位置運(yùn)動(dòng),速度增大位移和加速度都變小。,乙,探究一,探究二,典例剖析 【例題2】 某質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖象如圖所示,根據(jù)圖象中的信息,回答下列問(wèn)題: (1)質(zhì)點(diǎn)在第1.5 s末的位移是多少? (2)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)過(guò)程中的最大位移為多少? (3)在前2 s內(nèi),質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)的路程為多少? 點(diǎn)撥:振動(dòng)圖象描述了質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)間的變化關(guān)系,要把質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)情況和圖象結(jié)合起來(lái)進(jìn)行分析。,,探究一,探究二,解析:(1)由x-t圖象可以讀出1.5 s末質(zhì)點(diǎn)的位移為-5 cm。 (2)前2 s內(nèi),在0.5 s末和1.5 s末位移最大,大小為5 cm。 (3)前2 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)先朝正方向運(yùn)動(dòng)一個(gè)來(lái)回,共走10 cm;又在負(fù)方向上運(yùn)動(dòng)了一個(gè)來(lái)回,也為10 cm,故總路程為20 cm。 答案:(1)-5 cm (2)5 cm (3)20 cm,,探究一,探究二,變式訓(xùn)練2 如圖甲所示,彈簧振子的最左端M(或最右端N)距離平衡位置的距離為L(zhǎng),規(guī)定向右為正,其振動(dòng)圖象如圖乙所示,下列說(shuō)法正確的是( ) A.圖中x0應(yīng)為L(zhǎng) B.O~t1時(shí)間內(nèi)振子由M向O運(yùn)動(dòng),探究一,探究二,,探究一,探究二,變式訓(xùn)練3 導(dǎo)學(xué)號(hào)38190002 一質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象如圖所示,下列說(shuō)法正確的是( ) A.t1時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)正通過(guò)平衡位置向正方向運(yùn)動(dòng) B.t2時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的位移最大 C.t3時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)正通過(guò)平衡位置向正方向運(yùn)動(dòng) D.該圖象是從平衡位置計(jì)時(shí)畫出的 解析:t1時(shí)刻以后質(zhì)點(diǎn)的位移為負(fù),因此t1時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)正通過(guò)平衡位置向負(fù)方向運(yùn)動(dòng),A項(xiàng)錯(cuò)誤;t2時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)在負(fù)的最大位移處,因此可以說(shuō)是在最大位移處,B項(xiàng)正確;t3時(shí)刻以后,質(zhì)點(diǎn)的位移為正,所以該時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)正通過(guò)平衡位置向正方向運(yùn)動(dòng),C項(xiàng)正確;從圖象可以看出,t=0時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)在正的最大位移處,因此是從正最大位移處開始計(jì)時(shí)畫出的圖象,D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案:BC,,,探究一,探究二,1 2 3 4 5,,,,,,1.關(guān)于機(jī)械振動(dòng)的位移和平衡位置,以下說(shuō)法中正確的是 ( ) A.平衡位置就是物體振動(dòng)范圍的中心位置 B.機(jī)械振動(dòng)的位移總是以平衡位置為起點(diǎn)的位移 C.做機(jī)械振動(dòng)的物體運(yùn)動(dòng)的路程越大,發(fā)生的位移也越大 D.機(jī)械振動(dòng)的位移是指振動(dòng)物體偏離平衡位置最遠(yuǎn)時(shí)的位移 解析:平衡位置是指原來(lái)靜止的位置,不一定是中心位置,A錯(cuò)誤;機(jī)械振動(dòng)的位移是指以平衡位置為起點(diǎn)的位移,B正確,D錯(cuò)誤;機(jī)械振動(dòng)是往返運(yùn)動(dòng),路程很大,位移可能為零,C錯(cuò)誤。 答案:B,,,1 2 3 4 5,,,,,,2.下列圖象能夠表示簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象的是( ) 解析:簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象從平衡位置開始計(jì)時(shí),向正的最大位移運(yùn)動(dòng)時(shí)其圖象為C,向負(fù)的最大位移運(yùn)動(dòng)時(shí)其圖象為D,從負(fù)的最大位移開始計(jì)時(shí)時(shí)其圖象為B,故選項(xiàng)B、C、D正確,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。 答案:BCD,,,1 2 3 4 5,,,,,,3.對(duì)于做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的彈簧振子,下列說(shuō)法中不正確的是( ) A.振子通過(guò)平衡位置時(shí),速度最大 B.振子在最大位移處時(shí),加速度最小 C.振子在連續(xù)兩次通過(guò)同一位置時(shí),位移相同 D.振子連續(xù)兩次通過(guò)同一位置時(shí),動(dòng)能相同,機(jī)械能相同 解析:振子經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)加速度為零,但速度最大,選項(xiàng)A正確;振子在最大位移處時(shí)速度為零,但加速度最大,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;同一位置相對(duì)于平衡位置的位移相同,選項(xiàng)C正確;動(dòng)能是標(biāo)量,振子經(jīng)過(guò)同一位置時(shí)速度的大小相同,則動(dòng)能相同,選項(xiàng)D正確。 答案:B,,,1 2 3 4 5,,,,,,4.一簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象如圖所示,在0.1~0.15 s這段時(shí)間內(nèi) ( ) A.加速度增大,速度變小,加速度和速度方向相同 B.加速度增大,速度變小,加速度和速度方向相反 C.加速度減小,速度變大,加速度和速度方向相同 D.加速度減小,速度變大,加速度和速度方向相反 解析:由題圖可知,在0.1~0.15 s這段時(shí)間內(nèi),位移為負(fù)且增大,表明物體遠(yuǎn)離平衡位置運(yùn)動(dòng),則加速度增大,速度減小,二者反向,只有選項(xiàng)B正確。 答案:B,,,1 2 3 4 5,,,,,,5.導(dǎo)學(xué)號(hào)38190003(選做題)一個(gè)彈簧振子經(jīng)過(guò)平衡位置O,在A,B間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),如圖甲所示,它的運(yùn)動(dòng)圖象如圖乙所示,設(shè)向右為正方向,則 (1)OB= cm; (2)0.2 s末振子的速度方向是 ; (3)0.4 s末振子的加速度方向是 ; (4)0.7 s時(shí),振子位置在 點(diǎn)與 點(diǎn)之間; (5)振子從O經(jīng)B運(yùn)動(dòng)到A所需時(shí)間t= s。,1 2 3 4 5,,,,,,解析:(1)從題圖上看出OB=5 cm。 (2)根據(jù)正方向的規(guī)定及振動(dòng)圖象知,振子從位置B開始計(jì)時(shí),0.2 s末,振子回到平衡位置O,向負(fù)方向運(yùn)動(dòng),所以此時(shí)速度方向從O指向A。 (3)0.4 s末振子到達(dá)A點(diǎn),位移為負(fù),彈力應(yīng)為正,此時(shí)加速度方向由A指向O。 (4)0.7 s時(shí),位移為正,振子在O點(diǎn)與B點(diǎn)之間。 (5)從圖象上讀出振子從O經(jīng)B到A需時(shí)間t=0.2×3 s=0.6 s。 答案:(1)5 (2)O→A (3)A→O (4)O B (5)0.6,,