浙江省2018-2019版高中物理 第十一章 機械振動 第1課時 簡諧運動課件 新人教版選修3-4.ppt

第1課時簡諧運動,研究選考把握考情,知識點一彈簧振子,基 礎 梳 理,1.平衡位置 小球原來_時的位置。 2.機械振動 小球在_附近的_運動，是一種機械振動，簡稱振動。,靜止,平衡位置,往復,3.彈簧振子,如圖1所示，把一個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，兩者之間的摩擦可以忽略，彈簧的質量與小球的質量相比也可以_，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)振動是一種往復運動，具有周期性和往復性。,(多選)下列運動屬于機械振動的是() A.乒乓球在地面上的自由來回上下運動 B.彈簧振子在豎直方向的上下運動 C.秋千在空中的來回運動 D.豎立于水面上的圓柱形玻璃瓶的上下運動 答案BCD,即 學 即 練,知識點二彈簧振子的位移時間圖象,1.建立坐標系 如圖3所示，以小球的_為坐標原點，沿著它的_方向建立坐標軸。小球在平衡位置_邊時它對平衡位置的位移為正，在_邊時為負。,基 礎 梳 理,圖3,平衡位置,振動,右,左,用頻閃照相機拍攝時，底片從下向上_運動，因此在底片上留下了小球和彈簧的一系列的像，對應小球在各個時刻的位置，得到如圖3所示的圖象。,2.振子位置的確定,勻速,要 點 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，是由平衡位置指向振子所在位置的有向線段(不同于一般運動的位移)。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時刻的位移)，位置在t軸下方表示位移為負(如圖4中t2時刻的位移)。,圖4,2.圖象的物理意義：反映了振子位置隨時間變化的規(guī)律，它不是振子的運動軌跡。,【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間圖象，下列有關該圖象的說法正確的是(),A.該圖象的坐標原點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小球位置變化快慢不同,圖5,解析該圖象的坐標原點是建立在彈簧振子的平衡位置，小球的振動過程是在垂直于橫軸方向的，故A對B錯；由獲得圖象的方法知C對；頻閃照相是相同時間內留下的小球的像，因此小球的疏密顯示了它的位置變化快慢，D對。 答案ACD,名師點睛(1)彈簧振子位于關于平衡位置對稱的兩點時，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)振動圖象描述的是振動質點的位移隨時間的變化關系，而非質點運動的軌跡。比如彈簧振子的運動，其軌跡為一條線段，而它的振動圖象卻是正弦曲線。,【例2】 如圖6甲所示為一彈簧振子的位移時間圖象，在乙圖中，規(guī)定振子向右的方向為正方向，則(),A.圖甲中振子振動的起始位置是O點 B.從初始位置開始，振子向右運動 C.甲圖中的O、A、B、C、D分別與乙圖中的E、G、E、F、E對應 D.在t2 s時，振子的速度的方向與t0時速度的方向相同,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度，故起始位置應在平衡位置，選項A正確；從初始位置開始，振子的位移為正，故振子向右運動，選項B正確；O、B、D點位移為零，對應平衡位置E，A點為正向最大位移，對應位置為G，C點為負向最大位移，對應位置為F，選項C正確；t0時，切線斜率為正，說明振子向正方向運動，t2 s時，切線斜率為負，說明振子向負方向運動，則兩時刻速度方向相反，選項D錯誤。 答案ABC,知識點三簡諧運動及其圖象,1.如果質點的位移與時間的關系遵從_函數的規(guī)律，即它的振動圖象(xt圖象)是一條_曲線，這樣的振動叫做簡諧運動。 2.簡諧運動是最簡單、最基本的_ ，彈簧振子的運動就是_ 。,基 礎 梳 理,正弦,正弦,振動,簡諧運動,要 點 精 講,1.簡諧運動的位移和一般運動中的位移有很大區(qū)別，一般運動中的位移都是由初位置指向末位置。而簡諧運動的位移都是由平衡位置指向振動質點所在位置。 2.簡諧運動中質點原來靜止的位置是平衡位置。振動質點振動過程中經過平衡位置時位移是零，而速度最大。離開平衡位置時，位移變大，速度變小。速度為零處是最大位移處。,【例3】 如圖7所示為某質點做簡諧運動的圖象，下列說法中正確的是(),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，質點遠離平衡位置運動，位移在增大而速度在減小，選項A正確，B錯誤；由MN，質點先向平衡位置運動，經平衡位置后又遠離平衡位置，因而位移先減小后增大，選項C正確，D錯誤。 答案AC,名師點睛圖象的應用 (1)確定位移及變化 從簡諧運動圖象可直接讀出不同時刻t的位移值，從最大位移處向平衡位置運動過程中位移減小，從平衡位置向最大位移處運動過程中位移增大。 (2)確定各時刻速度的大小和方向 速度的方向結合質點的實際運動方向判斷。 速度的大小根據位移情況判斷：在平衡位置，質點速度最大；在最大位移處，質點速度為0。在從平衡位置向最大位移處運動的過程中，速度減?。辉趶淖畲笪灰铺幭蚱胶馕恢眠\動的過程中，速度增大。,1.如圖8所示的彈簧振子，O點為它的平衡位置，當振子從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 解析振子離開平衡位置的位移，以O點為起點，C點為終點，位移大小為OC，方向向右，選項B正確。 答案B,圖8,2.對于做簡諧運動的彈簧振子，下述說法中正確的是(),A.振子通過平衡位置時，速度最大 B.振子在最大位移處時，速度最大 C.振子在連續(xù)兩次通過同一位置時，位移相同 D.振子連續(xù)兩次通過同一位置時，速度相同 解析振子經過平衡位置時速度最大，A正確；振子在最大位移處時速度最小，B錯誤；同一位置相對于平衡位置的位移相同，C正確；速度是矢量，振子經過同一位置時速度的大小相同，方向不一定相同，D錯誤。 答案AC,3.一個質點做簡諧運動的振動圖象如圖9所示，質點在哪段時間內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 解析遠離平衡位置的過程是速度和位移方向相同的過程，所以C正確。 答案C,圖9,4.一質點做簡諧運動的圖象如圖10所示，下列說法正確的是(),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質點從正向最大位移處向平衡位置運動，速度增大，位移減?。?3 s質點從負向最大位移處向平衡位置運動，速度增大，但相對于平衡位置的位移減小。故A、C正確。 答案 AC,圖10,