《2017-2018學(xué)年高中物理 第十一章 機(jī)械振動(dòng) 第1節(jié) 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)學(xué)案 新人教版選修3-4》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2017-2018學(xué)年高中物理 第十一章 機(jī)械振動(dòng) 第1節(jié) 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)學(xué)案 新人教版選修3-4（4頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、
1.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)
學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)
知 識(shí) 脈 絡(luò)
1.了解什么是機(jī)械振動(dòng)，什么是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)．
2．理解簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移—時(shí)間圖象的物理意義，知道簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象是一條正弦或余弦曲線．(重點(diǎn))
3．經(jīng)歷對(duì)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)學(xué)特征的探究過程，掌握用圖象描述運(yùn)動(dòng)的方法．(難點(diǎn))
【重點(diǎn)難點(diǎn)】
1. 形成簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的概念和認(rèn)識(shí)它的位移與時(shí)間的函數(shù)圖像；
2. 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)位移與時(shí)間函數(shù)關(guān)系的建立。
【課前預(yù)習(xí)】
一、機(jī)械振動(dòng)
1．定義：物體（或物體的一部分）在平衡位置附近所做的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，叫做機(jī)械振動(dòng)。
2．產(chǎn)生振動(dòng)的必要條件：①有回復(fù)力存在；②阻力足夠小。
3．回復(fù)力的特點(diǎn)：回
2、復(fù)力是使物體回到平衡位置的力，它是按力的作用效果命名的，回復(fù)力可能是一個(gè)力，也可能是一個(gè)力的分力，還可能是幾個(gè)力的合力?；貜?fù)力的方向始終指向平衡位置，回復(fù)力是時(shí)刻變化的力。
二、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)
1．物體在跟位移成正比，而且總是指向平衡位置的力作用下的振動(dòng)叫簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。
2．回復(fù)力F和加速度a與位移x的關(guān)系：, 。
注意：①“—”號(hào)表示回復(fù)力的方向與位移方向相反，即總是指向平衡位置。②k是比例系數(shù)，不能理解成一定是彈簧的勁度系數(shù)，只有彈簧振子，才等于勁度系數(shù)。③機(jī)械振動(dòng)不一定是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是最簡(jiǎn)單、最基本的振動(dòng)。
3．偏離平衡位置的位移：由于振子總是在平衡位置兩側(cè)移動(dòng)，如果我們以平衡位
3、置作為參考點(diǎn)來研究振子的位移就更為方便。這樣表示出的位移稱為振動(dòng)的位移。它的大小等于該點(diǎn)與平衡位置之間的距離，方向由平衡位置指向物體所在位置。
注意：偏離平衡位置的位移是以平衡位置為起點(diǎn)，以平衡位置為參考位置。某段時(shí)間內(nèi)的位移，是默認(rèn)以這段時(shí)間內(nèi)的初位置為起點(diǎn)。
4．簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性：做簡(jiǎn)運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)，在距平衡位置等距離的兩點(diǎn)上時(shí)，具有大小相等的速度和加速度，在O點(diǎn)左右相等的距離上的運(yùn)動(dòng)時(shí)間也是相同的。
【預(yù)習(xí)檢測(cè)】
1. 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)屬于下列哪一種運(yùn)動(dòng)( )
A.勻速運(yùn)動(dòng) B.勻變速運(yùn)動(dòng)
C.非勻變速運(yùn)動(dòng) D.機(jī)械振動(dòng)
2. 彈簧振子
4、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少
3. 如圖所示,為質(zhì)點(diǎn)P在0—4 s內(nèi)的振動(dòng)圖象，下列敘述正確的是( )
A.再過1 s，該質(zhì)點(diǎn)的位移是正向最大
B.再過1 s，該質(zhì)點(diǎn)的速度方向向上
C.再過1 s，該質(zhì)點(diǎn)的加速度方向向上
D.再過1 s，該質(zhì)點(diǎn)的加速度最大
【參考答案】
【預(yù)習(xí)檢測(cè)】
1. CD 2.D 3. AD
▲ 堂中互動(dòng)▲
【典題探究】
例1．如圖所示，質(zhì)量為m的物質(zhì)自斜面處的A點(diǎn)，由靜止下滑，若斜
5、面光滑，（兩斜面在B處以光滑圓弧相連接，物體通過B處無能量損失），則物體在A、C間往復(fù)運(yùn)動(dòng)，這種往復(fù)運(yùn)動(dòng)（ ）
A. 是機(jī)械振動(dòng) B．不是機(jī)械振動(dòng)
C．是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) D．不是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)
解析：根據(jù)機(jī)械振動(dòng)的定義可知，物體做的是機(jī)械振動(dòng)，但物塊在運(yùn)動(dòng)過程中所收的合力，即回復(fù)力是恒力，不隨位移的大小的變化而變化，所以物體做的不是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，所以本題應(yīng)選AD．
答案：AD
例2．物體做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，下列判斷中正確的是（ ）
A．在平衡位置加速度最大。
B．在平衡位置速度最大。
C．在運(yùn)動(dòng)路徑兩端速度最大。
D．在運(yùn)動(dòng)路徑兩端加速度最小。
解析：物體在平衡位置時(shí)，位移x=0，加速
6、度a=0。在運(yùn)動(dòng)路徑兩端時(shí)，位移最大，加速度也最大，所以A、D都錯(cuò)。物體在運(yùn)動(dòng)路徑兩端時(shí)，速度都等于零，C錯(cuò)。從兩端向平衡位置運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體作加速度大小在變小、速度大小在變大的變加速運(yùn)動(dòng)，至平衡位置時(shí)速度達(dá)最大。B正確。
答案：B
O
x
例3．輕質(zhì)彈簧上端固定在天花板上，下端懸掛物體m，彈簧的勁度系數(shù)為k，現(xiàn)將物體從平衡位置向下拉開一段距離后釋放，試證明物體的運(yùn)動(dòng)是簡(jiǎn)諧振動(dòng)。
解析：如圖所示，設(shè)振子的平衡位置為O，向下方向?yàn)檎较颍藭r(shí)彈簧的形變?yōu)?，根據(jù)胡克定律及平衡條件有 ①
當(dāng)振子向下偏離平衡位置為時(shí)，回復(fù)力（即合外力）為
②
將①代人②得： ，
7、
可見，重物振動(dòng)時(shí)的受力符合簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的條件。
▲
1．機(jī)械振動(dòng)的理解
(1)機(jī)械振動(dòng)的特點(diǎn)：
①振動(dòng)的軌跡：可能是直線，也可能是曲線．
②平衡位置：質(zhì)點(diǎn)原來靜止時(shí)的位置．從受力角度看，應(yīng)該是振動(dòng)方向上合力為零的位置．
③振動(dòng)的特征：振動(dòng)具有往復(fù)性．
(2)振動(dòng)的條件
①每當(dāng)物體離開平衡位置后，它就受到一個(gè)指向平衡位置的力，該力產(chǎn)生使物體回到平衡位置的效果(這樣的力稱為回復(fù)力，在第3節(jié)中我們將學(xué)到)．
②受到的阻力足夠小
如果物體只受到指向平衡位置的力而阻力為零，則物體做自由振動(dòng)，當(dāng)然這是一種理想模型．
2．彈簧振子的位移—時(shí)間圖象
(1)彈簧振子位移—時(shí)間圖象的獲得
①建立坐標(biāo)系：以小球的平衡位置為坐標(biāo)原點(diǎn)，沿著它的振動(dòng)方向建立坐標(biāo)軸，規(guī)定小球在平衡位置右邊時(shí)，位移為正，在平衡位置左邊時(shí)，位移為負(fù)．
②繪制圖象：用頻閃照相的方法來顯示振子在不同時(shí)刻的位置，得到如圖11-1-4所示的圖象．
圖11-1-4
③分析：因?yàn)閿z像底片做勻速運(yùn)動(dòng)，底片運(yùn)動(dòng)的距離與時(shí)間成正比．因此，可用底片運(yùn)動(dòng)的距離代表時(shí)間軸，振子的頻閃照片反映了不同時(shí)刻振子離開平衡位置的位移，也就是位移隨時(shí)間變化的規(guī)律．
(2)圖象的含義
反映了振動(dòng)物體相對(duì)于平衡位置的位移隨時(shí)間變化的規(guī)律，彈簧振子的位移—時(shí)間圖象是一個(gè)正(余)弦函數(shù)圖象．
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2017-2018學(xué)年高中物理 第十一章 機(jī)械振動(dòng) 第1節(jié) 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)學(xué)案 新人教版選修3-4
