《2018-2019學(xué)年高中物理 第11章 機(jī)械振動 11.1 簡諧運動課件 新人教版選修3-4.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019學(xué)年高中物理 第11章 機(jī)械振動 11.1 簡諧運動課件 新人教版選修3-4.ppt（59頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、第十一章機(jī)械振動1簡諧運動,,,一、彈簧振子1.彈簧振子模型:如圖所示,如果球與桿之間的_____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_________。2.機(jī)械振動:振子在_________附近所做的往復(fù)運動。3.平衡位置:振子原來_____時的位置。4.振子的位移:振子相對于_________的位移。,摩擦,彈簧振子,平衡位置,靜止,平衡位置,,二、彈簧振子的位移—時間圖象1.建立坐標(biāo)系:以小球的_________為坐標(biāo)原點,沿振動方向建立坐標(biāo)軸。規(guī)定小球在平衡位置右邊時,位移為正,在平衡位置左邊時,位移為___。,平衡位置,負(fù),,2.圖象繪制:用頻閃照相的方法來顯
2、示振子在不同時刻的_____。兩個坐標(biāo)軸分別代表時間t和小球位移x,繪制出的圖象就是小球在平衡位置附近往返運動時的位移—時間圖象,即x-t圖象。,位置,三、簡諧運動及其圖象1.簡諧運動的定義:質(zhì)點的位移與時間的關(guān)系遵從__________的規(guī)律,即它的振動圖象(x-t圖象)是一條__________。2.運動特點:簡諧運動是最簡單、_______的振動,彈簧振子的運動就是簡諧運動。3.圖象的應(yīng)用:醫(yī)院里的_________、地震儀中繪制地震曲線的裝置。,正,弦函數(shù),正,弦曲線,最基本,心電圖儀,【預(yù)習(xí)診斷】1.請判斷下列說法的正誤。(1)簡諧運動是勻速運動。()(2)只要質(zhì)點的位移隨時間按正弦
3、規(guī)律變化,這個質(zhì)點的運動就是簡諧運動。()(3)只有彈簧振子才能做簡諧運動。()(4)彈簧振子的平衡位置一定在彈簧的原長位置。()(5)位移—時間圖象就是振動質(zhì)點的運動軌跡。(),,提示:(1)。簡諧運動是變速運動。(2)√。由簡諧運動的定義可知該說法正確。(3)。彈簧振子的振動屬于簡諧運動,其他物體的振動也可能是簡諧運動。(4)。在豎直懸掛的彈簧下端固定一個鋼球,它們組成了一個振動系統(tǒng)。其平衡位置不在彈簧的原長位置,而是在彈力與重力平衡(即合力為零)的位置。,,(5)。彈簧振子的位移—時間圖象反映了位移隨時間的變化規(guī)律為正弦規(guī)律,不是運動軌跡。,,2.下列運動中不屬于機(jī)械振動的是()A.樹枝
4、在風(fēng)的作用下運動B.豎直向上拋出的物體的運動C.說話時聲帶的運動D.爆炸聲引起窗扇的運動,,【解析】選B。物體在平衡位置附近所做的往復(fù)運動屬于機(jī)械振動;豎直向上拋出的物體到最高點后返回落地,不具有運動的往復(fù)性,因此不屬于機(jī)械振動。,,3.簡諧運動是下列哪一種運動()A.勻變速運動B.勻速直線運動C.非勻變速運動D.勻加速直線運動【解析】選C。簡諧運動的速度是變化的,加速度也是變化的,A、B、D錯,C對。,,4.如圖為質(zhì)點P在0～4s內(nèi)的振動圖象,下列敘述正確的是(),,A.再過1s,該質(zhì)點的位移是正向最大B.再過1s,該質(zhì)點的速度方向為正向C.再過1s,該質(zhì)點的加速度方向為正向D.再過1s,該
5、質(zhì)點的速度最大【解析】選A。由圖象可知,再過1s,即第5s時,質(zhì)點在正向最大位移處,速度為零,加速度最大且沿x軸負(fù)向。故正確答案為A。,知識點一彈簧振子與簡諧運動的特點探究導(dǎo)入: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?若不計小球與桿間的摩擦,小球運動過程中通過B點時,小球的位移如何表示?,,提示:不是彈簧振子;位移大小為OB線段的長度,位移方向由O指向B。,,【歸納總結(jié)】1.對簡諧運動的平衡位置的認(rèn)識:(1)從物體受力特點看:物體在平衡位置所受合力不一定為零,而是沿振動方向的合力為零。(2)從速度角度看:平衡位置是振動中速度最大的位置。,,2.簡諧運動的位移、速度、加速度:
6、(1)位移:振動位移以平衡位置為起點,所以在振動圖象上,振動位移可用從平衡位置指向振子所在位置的有向線段表示,方向為從平衡位置指向振子所在位置,大小為平衡位置到振子所在位置的距離。,,(2)速度: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(biāo)軸(也稱為“一維坐標(biāo)系”)上,速度的正、負(fù)號表示振子運動方向與坐標(biāo)軸的正方向相同或相反。(3)加速度:簡諧運動物體的加速度a=-,是變化的。,,3.簡諧運動的對稱性:如圖所示,物體在A點和B點之間運動,O點為平衡位置,C和D兩點關(guān)于O點對稱,則:,,(1)時間的對稱。①振動質(zhì)點來回通過相同的兩點間所用的時間相等,如tDB=tBD。②質(zhì)點經(jīng)過關(guān)于平衡
7、位置對稱的等長的兩線段所用的時間相等,圖中tOB=tBO=tOA=tAO,tOD=tDO=tOC=tCO。,,(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(guān)于O點對稱的兩點(如C點與D點)的速度大小相等,方向可能相同,也可能相反。,,(3)位移和加速度的對稱。①物體經(jīng)過同一點(如C點)時,位移和加速度均相同。②物體經(jīng)過關(guān)于O點對稱的兩點(如C點與D點)時,位移與加速度均是大小相等,方向相反。,,【典題過關(guān)】【典例】下列說法正確的是()A.彈簧振子的運動是簡諧運動B.簡諧運動是機(jī)械運動中最簡單、最基本的運動C.簡諧運動中位移的方向總是指向平衡位置D.簡
8、諧運動中位移的方向總與速度的方向相反,,【正確解答】選A。彈簧振子的運動就是簡諧運動,但簡諧運動有許多種,如水中浮標(biāo)上下做微小的浮動,后面將要學(xué)習(xí)的單擺在空氣中的小角度擺動都是簡諧運動,它是機(jī)械振動中最基本、最簡單的振動,而機(jī)械運動中最基本、最簡單的運動是勻速直線運動,因此選項A正確,選項B錯誤。振動中位移總是相對于平衡位置而言的,而它總是從平衡位置開始,背離平衡位置的,所以,,選項C錯誤。雖然位移方向總背離平衡位置,但速度具有“雙向性”,當(dāng)質(zhì)點遠(yuǎn)離平衡位置運動時,它與位移方向相同;質(zhì)點向平衡位置運動時,它與位移方向相反,所以選項D錯誤。,,【過關(guān)訓(xùn)練】1.如圖所示的彈簧振子,O點為它的平衡位
9、置,當(dāng)振子m離開O點,再從A點運動到C點時,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】選B。振子離開平衡位置,以O(shè)點為起點,C點為終點,位移大小為OC,方向向右。,,2.一彈簧振子做簡諧運動,下列說法正確的是()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.振子通過平衡位置時,速度為零,加速度最大C.振子每次通過平衡位置時,加速度相同,速度也相同D.振子每次通過同一位置時,加速度一定相同,速度不一定相同,,【解析】選D。在簡諧運動中,加速度的方向一定與位移方向相反,并總是指向平衡位置,但速
10、度方向可能與位移方向相同,也可能相反,A錯誤,D正確;振子每次通過平衡位置時,加速度最小為零,速度最大,速度方向可能相同,也可能相反,B、C錯誤。,,【補(bǔ)償訓(xùn)練】1.如圖所示為一個水平方向的彈簧振子,小球在MN間做簡諧運動,O是平衡位置。關(guān)于小球的運動情況,下列描述正確的是(),,A.小球經(jīng)過O點時速度為零B.小球經(jīng)過M點與N點時有相同的加速度C.小球從M點向O點運動過程中,加速度增大,速度增大D.小球從O點向N點運動過程中,加速度增大,速度減小,,【解析】選D。小球經(jīng)過O點時速度最大,A錯;小球在M點與N點的加速度大小相等,方向相反,B錯;小球從M點向O點運動時,速度增大,加速度減小,C錯;
11、小球從O點向N點運動時,速度減小,加速度增大,D對。,,2.(多選)物體做簡諧運動的過程中,有兩點A、A′關(guān)于平衡位置對稱,則物體()A.在兩點處的位移相同B.在兩點處的速度可能相同C.在兩點處的加速度可能相同D.在兩點處的動能一定相同,,【解析】選B、D。根據(jù)簡諧運動的特點可知,關(guān)于平衡位置的對稱點,物體的位移大小相等,但方向相反,選項A錯誤;物體的速度大小相等,方向可以相同,也可以相反,故選項B正確;物體的加速度大小相等,方向相反,選項C錯誤;由于速度大小相等,動能自然相同,選項D正確。,,知識點二對簡諧運動圖象的理解探究導(dǎo)入: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
12、一條白紙帶,鉛筆可在紙上留下痕跡。,,(1)振子振動時白紙不動,畫出的軌跡是怎樣的?(2)振子振動時,勻速拖動白紙時,畫出的軌跡又是怎樣的?提示:(1)是一條平行于小球運動方向的線段。(2)是一條正弦曲線。,,【歸納總結(jié)】1.圖象形狀:正(余)弦曲線。2.物理意義:表示振動質(zhì)點在不同時刻偏離平衡位置的位移,是位移隨時間的變化規(guī)律。,,3.圖象應(yīng)用:(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。,,(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(yuǎn),故a點此刻向上振動。圖乙中b點,下一時刻離平衡位置更近,故b此
13、刻向上振動。,,(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,位移和加速度都變小;t2時刻,質(zhì)點從負(fù)位移處遠(yuǎn)離平衡位置運動,則速度為負(fù)值且減小,位移、加速度增大。,,【特別提醒】(1)圖象的變化:簡諧運動的圖象隨時間的增加而延伸。(2)簡諧運動的位移:在簡諧運動中,質(zhì)點在任意時刻的位移總是相對于平衡位置而言的,方向是從平衡位置指向振動質(zhì)點所在的位置,大小是從平衡位置到該位置的距離。,,【典題過關(guān)】【典例】如圖所示,彈簧振子在M、N
14、之間做簡諧運動。以平衡位置O為原點,建立Ox軸,向右為x軸正方向。若振子位于N點時開始計時,則其振動圖象為(),,【正確解答】選A。N點在O點的右側(cè),而本題以平衡位置O為原點,向右為x軸正方向,振子位于N點時開始計時,故0時刻振子在正向最大位移處,將向左運動,即向負(fù)方向運動,位移減小,故A正確。,,【過關(guān)訓(xùn)練】1.(多選)如圖甲所示,質(zhì)點在a、b兩點之間做簡諧運動,質(zhì)點做簡諧運動的圖象,如圖乙所示。若t=0時,質(zhì)點正經(jīng)過O點向b運動,則下列說法正確的是(),,A.質(zhì)點在0.7s時,正在遠(yuǎn)離平衡位置運動B.質(zhì)點在1.5s時的位移最大C.1.2～1.4s,質(zhì)點的位移在增大D.1.6～1.8s,質(zhì)點
15、的位移在增大,,【解析】選B、C。由于位移是指由平衡位置指向質(zhì)點所在位置的有向線段,故質(zhì)點在0.7s時的位移方向向右,且正在向平衡位置運動,所以A項錯誤;質(zhì)點在1.5s時的位移達(dá)到最大,故B項正確;在1.2～1.4s,質(zhì)點正在遠(yuǎn)離平衡位置,所以其位移在增加,故C項正確;1.6～1.8s時間內(nèi),質(zhì)點正向平衡位置運動,所以其位移正在減小,故D項錯誤。,,2.(多選)如圖所示是質(zhì)點做簡諧運動的圖象,由此可知(),,A.t=0時,質(zhì)點的位移、速度均為零B.t=1s時,質(zhì)點的位移最大,速度為零,加速度最大C.t=2s時,質(zhì)點的位移為零,速度負(fù)向最大,加速度為零D.t=4s時,質(zhì)點停止運動,,【解析】選B
16、、C。當(dāng)t=0時,質(zhì)點的位移為零,加速度為零,此時質(zhì)點在平衡位置具有沿x軸正方向的最大速度,選項A錯誤;當(dāng)t=1s時,質(zhì)點的位移最大,加速度負(fù)向最大,此時質(zhì)點振動到平衡位置正方向的最大位移處,速度為零,選項B正確;t=2s時,質(zhì)點的位移為零,加速度為零,速度最大,沿x軸負(fù)方向,選項C正確;t=4s時,質(zhì)點速度最大,選項D錯誤。,3.(2018北京高考)某彈簧振子沿x軸的簡諧振動圖象如圖所示，下列描述正確的是()A．t=1s時，振子的速度為零，加速度為負(fù)的最大值B．t=2s時，振子的速度為負(fù)，加速度為正的最大值C．t=3s時，振子的速度為負(fù)的最大值，加速度為零D．t=4s時，振子的速度為正，加速
17、度為負(fù)的最大值,,【解析】選A。簡諧運動中，質(zhì)點在平衡位置處的振動速度最大,加速度為零，質(zhì)點在偏離平衡位置位移最大處的速度為零,加速度最大，且加速度方向始終指向平衡位置，A選項正確，B、C、D選項錯誤。,,【補(bǔ)償訓(xùn)練】(多選)如圖所示為某質(zhì)點做簡諧運動的圖象,以下說法正確的是(),,A.t1、t2時刻的速度相同B.t1～t2時間內(nèi),速度與位移同向C.t2～t3時間內(nèi),速度變大,位移變小D.t1、t3時刻的速度相同,,【解析】選B、C。t1時刻質(zhì)點速度最大,t2時刻質(zhì)點速度為零,故A錯誤;t1～t2時間內(nèi),質(zhì)點遠(yuǎn)離平衡位置,故速度、位移均背離平衡位置,所以二者方向相同,故B正確;在t2～t3時間
18、內(nèi),質(zhì)點向平衡位置運動,速度在增大,而位移在減小,故C正確;t1和t3時刻質(zhì)點在平衡位置,速度大小相等,方向相反,故D錯誤。,【規(guī)律方法】簡諧運動圖象問題的分析方法(1)理解x-t圖象的意義,把x-t圖象與質(zhì)點的實質(zhì)振動過程聯(lián)系起來。(2)充分利用圖象的直觀性,把圖象與振動過程聯(lián)系起來,圖象上的一個點表示振動中的一個狀態(tài)(位置、振動方向等)。(3)理解圖象上的一段圖線對應(yīng)振動的一個過程,判斷好平衡位置、最大位移及振動方向。,,【拓展例題】考查內(nèi)容:對振動圖象的理解【典例】(2018長沙高二檢測)如圖是用頻閃照相的方法獲得的彈簧振子的位移-時間圖象,下列有關(guān)該圖象的說法不正確的是(),A.該圖象的坐標(biāo)原點是建立在彈簧振子小球的平衡位置B.從圖象可以看出小球在振動過程中是沿橫軸方向移動的C.為了顯示小球在不同時刻偏離平衡位置的位移,讓底片沿垂直x軸方向勻速運動D.圖象中小球的疏密顯示出相同時間內(nèi)小球位置變化快慢不同,【正確解答】選B。該圖象的坐標(biāo)原點是建立在彈簧振子的平衡位置,小球的振動過程是沿垂直于橫軸方向移動的,故A對,B錯。由獲得圖象的方法知C對。頻閃照相是在相同時間留下的小球的像,因此小球的疏密顯示了它的位置變化快慢,D對。,
2018-2019學(xué)年高中物理 第11章 機(jī)械振動 11.1 簡諧運動課件 新人教版選修3-4.ppt
