浙江省2018-2019版高中物理 第十一章 機(jī)械振動(dòng) 第1課時(shí) 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)課件 新人教版選修3-4.ppt

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1、第1課時(shí)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),研究選考把握考情,知識(shí)點(diǎn)一彈簧振子,基 礎(chǔ) 梳 理,1.平衡位置 小球原來(lái)_____時(shí)的位置。 2.機(jī)械振動(dòng) 小球在__________附近的_____運(yùn)動(dòng)，是一種機(jī)械振動(dòng)，簡(jiǎn)稱振動(dòng)。,靜止,平衡位置,往復(fù),3.彈簧振子,如圖1所示，把一個(gè)有孔的小球裝在彈簧的一端，彈簧的另一端固定，小球穿在______的桿上，能夠自由滑動(dòng)，兩者之間的摩擦可以忽略，彈簧的質(zhì)量與小球的質(zhì)量相比也可以______，這樣的系統(tǒng)稱為彈簧振子。,圖1,光滑,忽略,易錯(cuò)警示,(1)彈簧振子不一定水平放置，例如：豎直懸掛的彈簧振子、光滑斜面上的彈簧振子，如圖2所示。,圖2,(2)振動(dòng)是一種往復(fù)運(yùn)動(dòng)，具有周期

2、性和往復(fù)性。,(多選)下列運(yùn)動(dòng)屬于機(jī)械振動(dòng)的是() A.乒乓球在地面上的自由來(lái)回上下運(yùn)動(dòng) B.彈簧振子在豎直方向的上下運(yùn)動(dòng) C.秋千在空中的來(lái)回運(yùn)動(dòng) D.豎立于水面上的圓柱形玻璃瓶的上下運(yùn)動(dòng) 答案BCD,即 學(xué) 即 練,知識(shí)點(diǎn)二彈簧振子的位移時(shí)間圖象,1.建立坐標(biāo)系 如圖3所示，以小球的_____________為坐標(biāo)原點(diǎn)，沿著它的______方向建立坐標(biāo)軸。小球在平衡位置____邊時(shí)它對(duì)平衡位置的位移為正，在____邊時(shí)為負(fù)。,基 礎(chǔ) 梳 理,圖3,平衡位置,振動(dòng),右,左,用頻閃照相機(jī)拍攝時(shí)，底片從下向上______運(yùn)動(dòng)，因此在底片上留下了小球和彈簧的一系列的像，對(duì)應(yīng)小球在各個(gè)時(shí)刻的位置，得

3、到如圖3所示的圖象。,2.振子位置的確定,勻速,要 點(diǎn) 精 講,1.振子的位移x的意義 振子的位移通常以平衡位置為參考點(diǎn)，是由平衡位置指向振子所在位置的有向線段(不同于一般運(yùn)動(dòng)的位移)。在xt圖象中，振子位置在t軸上方，表示位移為正(如圖4中t1、t4時(shí)刻的位移)，位置在t軸下方表示位移為負(fù)(如圖4中t2時(shí)刻的位移)。,圖4,2.圖象的物理意義：反映了振子位置隨時(shí)間變化的規(guī)律，它不是振子的運(yùn)動(dòng)軌跡。,【例1】 如圖5所示是用頻閃照相的方法獲得的彈簧振子的位移時(shí)間圖象，下列有關(guān)該圖象的說(shuō)法正確的是(),A.該圖象的坐標(biāo)原點(diǎn)是建立在彈簧振子的平衡位置 B.從圖象可以看出小球在振動(dòng)過(guò)程中是沿橫軸方向

4、移動(dòng)的 C.為了顯示小球在不同時(shí)刻偏離平衡位置的位移讓底片沿垂直x軸方向勻速運(yùn)動(dòng) D.圖象中小球的疏密顯示出相同時(shí)間內(nèi)小球位置變化快慢不同,圖5,解析該圖象的坐標(biāo)原點(diǎn)是建立在彈簧振子的平衡位置，小球的振動(dòng)過(guò)程是在垂直于橫軸方向的，故A對(duì)B錯(cuò)；由獲得圖象的方法知C對(duì)；頻閃照相是相同時(shí)間內(nèi)留下的小球的像，因此小球的疏密顯示了它的位置變化快慢，D對(duì)。 答案ACD,名師點(diǎn)睛(1)彈簧振子位于關(guān)于平衡位置對(duì)稱的兩點(diǎn)時(shí)，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)振動(dòng)圖象描述的是振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)間的變化關(guān)系，而非質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的軌跡。比如彈簧振子的運(yùn)動(dòng)，其軌跡為一條線段

5、，而它的振動(dòng)圖象卻是正弦曲線。,【例2】 如圖6甲所示為一彈簧振子的位移時(shí)間圖象，在乙圖中，規(guī)定振子向右的方向?yàn)檎较?，則(),A.圖甲中振子振動(dòng)的起始位置是O點(diǎn) B.從初始位置開始，振子向右運(yùn)動(dòng) C.甲圖中的O、A、B、C、D分別與乙圖中的E、G、E、F、E對(duì)應(yīng) D.在t2 s時(shí)，振子的速度的方向與t0時(shí)速度的方向相同,甲乙 圖6,解析由甲圖可知，起始位置位移為零，而位移是指由平衡位置指向振子所在位置的有向線段的長(zhǎng)度，故起始位置應(yīng)在平衡位置，選項(xiàng)A正確；從初始位置開始，振子的位移為正，故振子向右運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)B正確；O、B、D點(diǎn)位移為零，對(duì)應(yīng)平衡位置E，A點(diǎn)為正向最大位移，對(duì)應(yīng)位置為G，C點(diǎn)為負(fù)

6、向最大位移，對(duì)應(yīng)位置為F，選項(xiàng)C正確；t0時(shí)，切線斜率為正，說(shuō)明振子向正方向運(yùn)動(dòng)，t2 s時(shí)，切線斜率為負(fù)，說(shuō)明振子向負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，則兩時(shí)刻速度方向相反，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案ABC,知識(shí)點(diǎn)三簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)及其圖象,1.如果質(zhì)點(diǎn)的位移與時(shí)間的關(guān)系遵從______函數(shù)的規(guī)律，即它的振動(dòng)圖象(xt圖象)是一條______曲線，這樣的振動(dòng)叫做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。 2.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是最簡(jiǎn)單、最基本的______ ，彈簧振子的運(yùn)動(dòng)就是____________ 。,基 礎(chǔ) 梳 理,正弦,正弦,振動(dòng),簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),要 點(diǎn) 精 講,1.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移和一般運(yùn)動(dòng)中的位移有很大區(qū)別，一般運(yùn)動(dòng)中的位移都是由初位置指向末位置。而簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移都是

7、由平衡位置指向振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)所在位置。 2.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中質(zhì)點(diǎn)原來(lái)靜止的位置是平衡位置。振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)過(guò)程中經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)位移是零，而速度最大。離開平衡位置時(shí)，位移變大，速度變小。速度為零處是最大位移處。,【例3】 如圖7所示為某質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象，下列說(shuō)法中正確的是(),A.由PQ，位移在增大 B.由PQ，速度在增大 C.由MN，位移先減小后增大 D.由MN，位移始終減小,圖7,解析由PQ，質(zhì)點(diǎn)遠(yuǎn)離平衡位置運(yùn)動(dòng)，位移在增大而速度在減小，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；由MN，質(zhì)點(diǎn)先向平衡位置運(yùn)動(dòng)，經(jīng)平衡位置后又遠(yuǎn)離平衡位置，因而位移先減小后增大，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。 答案AC,名師點(diǎn)睛圖象的應(yīng)用 (1)確定位移及

8、變化 從簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象可直接讀出不同時(shí)刻t的位移值，從最大位移處向平衡位置運(yùn)動(dòng)過(guò)程中位移減小，從平衡位置向最大位移處運(yùn)動(dòng)過(guò)程中位移增大。 (2)確定各時(shí)刻速度的大小和方向 速度的方向結(jié)合質(zhì)點(diǎn)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向判斷。 速度的大小根據(jù)位移情況判斷：在平衡位置，質(zhì)點(diǎn)速度最大；在最大位移處，質(zhì)點(diǎn)速度為0。在從平衡位置向最大位移處運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，速度減小；在從最大位移處向平衡位置運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，速度增大。,1.如圖8所示的彈簧振子，O點(diǎn)為它的平衡位置，當(dāng)振子從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)，振子離開平衡位置的位移是(),A.大小為OC，方向向左 B.大小為OC，方向向右 C.大小為AC，方向向左 D.大小為AC，方向向右 解析

9、振子離開平衡位置的位移，以O(shè)點(diǎn)為起點(diǎn)，C點(diǎn)為終點(diǎn)，位移大小為OC，方向向右，選項(xiàng)B正確。 答案B,圖8,2.對(duì)于做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的彈簧振子，下述說(shuō)法中正確的是(),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)，速度最大 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)，速度相同 解析振子經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)速度最大，A正確；振子在最大位移處時(shí)速度最小，B錯(cuò)誤；同一位置相對(duì)于平衡位置的位移相同，C正確；速度是矢量，振子經(jīng)過(guò)同一位置時(shí)速度的大小相同，方向不一定相同，D錯(cuò)誤。 答案AC,3.一個(gè)質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖象如圖9所示，質(zhì)點(diǎn)在哪段時(shí)間內(nèi)的速度方向和位移的方向相同(),A.00.3 s和0.30.6 s B.0.60.9 s和0.91.2 s C.00.3 s和0.60.9 s D.0.30.6 s和0.91.2 s 解析遠(yuǎn)離平衡位置的過(guò)程是速度和位移方向相同的過(guò)程，所以C正確。 答案C,圖9,4.一質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象如圖10所示，下列說(shuō)法正確的是(),A.01 s速度在增大 B.01 s位移在增大 C.23 s速度在增大 D.23 s位移在增大 解析01 s質(zhì)點(diǎn)從正向最大位移處向平衡位置運(yùn)動(dòng)，速度增大，位移減??；23 s質(zhì)點(diǎn)從負(fù)向最大位移處向平衡位置運(yùn)動(dòng)，速度增大，但相對(duì)于平衡位置的位移減小。故A、C正確。 答案 AC,圖10,