2012高二物理课件111《简谐运动》（新人教版选修3-4）

简谐运动简谐运动从运动学的角度定义简谐运动从运动学的角度定义简谐运动1.1.学生对各种类别运动的认识学生对各种类别运动的认识先认识运动学特点先认识运动学特点再了解动力学条件再了解动力学条件2.2.新教材关于简谐运动定义的教学线索新教材关于简谐运动定义的教学线索定性描述振动定性描述振动介绍弹簧振子介绍弹簧振子实验作出弹簧振子的位移时间图象实验作出弹簧振子的位移时间图象分析弹簧振子的位移时间图象是正弦曲线分析弹簧振子的位移时间图象是正弦曲线定义简谐运动定义简谐运动科学漫步：匀速圆周运动质点投影的运动是简谐运动科学漫步：匀速圆周运动质点投影的运动是简谐运动加速度加速度大小方向都不变大小方向都不变的匀变速直线运动。的匀变速直线运动。（自由落体运动）（自由落体运动）思考思考1 1：我们以前学过哪些运动形式？我们以前学过哪些运动形式？加速度加速度大小方向都不变大小方向都不变的匀变速曲线运动。的匀变速曲线运动。（平抛运动）（平抛运动）加速度加速度大小不变方向改变大小不变方向改变的变加速曲线运动。的变加速曲线运动。（匀速圆周运动）（匀速圆周运动）思考思考2 2：如果加速度大小和方向都改变，那如果加速度大小和方向都改变，那么物体会做什么运动呢？么物体会做什么运动呢？物体在平衡位置附近所做的往复运动叫物体在平衡位置附近所做的往复运动叫做机械振动，简称振动。做机械振动，简称振动。一、机械振动一、机械振动（1 1）、围绕着）、围绕着“中心中心”位置位置（2 2）、）、“往复往复”运动运动这些运动的共同特点是什么？这些运动的共同特点是什么？小球和弹簧所组成的系统称作弹簧振子，小球和弹簧所组成的系统称作弹簧振子，有时也把这样的小球称做弹簧振子或简称振子。有时也把这样的小球称做弹簧振子或简称振子。2 2、理性化模型：、理性化模型：（1 1）不计阻力）不计阻力（2 2）弹簧的质量与小球相比可以忽略。）弹簧的质量与小球相比可以忽略。1 1、概念：、概念：二、弹簧振子二、弹簧振子理想化模型理想化模型O二、弹簧振子二、弹簧振子理想化模型理想化模型思考：思考：振子的运动是怎样一种运动呢？振子的运动是怎样一种运动呢？振子的位移振子的位移x x都是都是相对于平衡位置相对于平衡位置的位移，以平衡位的位移，以平衡位置为坐标原点置为坐标原点O O，沿振动方向建立坐标轴。规定在，沿振动方向建立坐标轴。规定在O O点右点右边时位移为正，在左边时位移为负。边时位移为正，在左边时位移为负。三、弹簧振子的位移三、弹簧振子的位移时间图象时间图象O 研究弹簧振子的运动研究弹簧振子的运动（1 1）、频闪照相）、频闪照相 图像绘制方法图像绘制方法三、弹簧振子的位移三、弹簧振子的位移时间图象时间图象思考：思考：如何理解这就是振子的位移时间图象如何理解这就是振子的位移时间图象?也可以用数码照相机拍摄竖直方向弹簧振子的运动也可以用数码照相机拍摄竖直方向弹簧振子的运动录像，得到分帧照片，依次排列得到图象。录像，得到分帧照片，依次排列得到图象。做一做做一做（2 2）、用运动传感器测量垂直悬挂弹簧振子）、用运动传感器测量垂直悬挂弹簧振子的运动的运动三、弹簧振子的位移三、弹簧振子的位移时间图象时间图象三、弹簧振子的位移三、弹簧振子的位移时间图象时间图象也可用位移传感器和计算机描绘也可用位移传感器和计算机描绘 在弹簧振子的小球上安装一枝绘图笔，让一在弹簧振子的小球上安装一枝绘图笔，让一条纸带在与小球振动方向垂直的方向上匀速运条纸带在与小球振动方向垂直的方向上匀速运动，笔在纸带上画出的就是小球的振动图象。动，笔在纸带上画出的就是小球的振动图象。(3)(3)、描图记录法、描图记录法二、弹簧振子的位移二、弹簧振子的位移时间图象时间图象多媒体实验室多媒体实验室体验：体验：一同学匀速拉动一张白纸，另一同学沿与一同学匀速拉动一张白纸，另一同学沿与纸运动方向相垂直方向用笔往复画线段，观察纸运动方向相垂直方向用笔往复画线段，观察得到的图象得到的图象三、弹簧振子的位移三、弹簧振子的位移时间图象时间图象 这种记录振动的方法在实际中有很多应用。这种记录振动的方法在实际中有很多应用。医院里的心电图及地震仪中绘制的地震曲线等，医院里的心电图及地震仪中绘制的地震曲线等，都是用类似的方法记录振动情况的。都是用类似的方法记录振动情况的。绘制地震曲线的装置绘制地震曲线的装置心电图心电图拓展 旋 转 矢 量。影点的运动是简谐运动轴上的投的末端在为圆点，旋转矢量以，因此oxAo动画演示：简谐与圆周运动等效动画演示：简谐与圆周运动等效用旋转矢量图画简谐运动的用旋转矢量图画简谐运动的 图图tx二、弹簧振子的位移二、弹簧振子的位移时间图象时间图象 1 1、定义：如果质点的位移与时间的关系遵从正、定义：如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图象（弦函数的规律，即它的振动图象（xtxt图象）图象）是一条正弦曲线，这样的振动叫做简谐运动。是一条正弦曲线，这样的振动叫做简谐运动。简谐运动是最简单、最基本的运动。例如：弹简谐运动是最简单、最基本的运动。例如：弹簧振子的运动就是简谐运动。簧振子的运动就是简谐运动。三、简谐运动及其图象三、简谐运动及其图象2 2、简谐运动的图象、简谐运动的图象txo关于简谐运动下列说法正确的是（关于简谐运动下列说法正确的是（）A A、简谐运动一定是水平方向的运动、简谐运动一定是水平方向的运动B B、所有的振动都可以看成简谐运动、所有的振动都可以看成简谐运动课课 堂堂 练练 习习C C、物体做简谐运动时的运动轨迹一定是正弦曲线、物体做简谐运动时的运动轨迹一定是正弦曲线D D、只要振动图象是正弦曲线、只要振动图象是正弦曲线,物体一定做简谐运动物体一定做简谐运动 某一弹簧振子的振动图象如图所示，则由图某一弹簧振子的振动图象如图所示，则由图象判断下列说法正确的是（象判断下列说法正确的是（）A A、振子偏离平衡位置的最大距离为、振子偏离平衡位置的最大距离为10cm10cmB B、1s1s到到2s2s的时间内振子向平衡位置运动的时间内振子向平衡位置运动C C、2s2s时和时和3s3s时振子的位移相等，运动方向也相同时振子的位移相等，运动方向也相同D D、振子在、振子在2s2s内完成一次往复性运动内完成一次往复性运动1050-5-10t/sx/cm1 2 3 4 5 6课课 堂堂 练练 习习20-20t/sx/cm0 1 2 3 4 5 6 7课课 堂堂 练练 习习 某弹簧振子的振动图象如图所示，根据图象某弹簧振子的振动图象如图所示，根据图象判断。下列说法正确的是（判断。下列说法正确的是（）A A、第、第1s1s内振子相对于平衡位置的位移与速度内振子相对于平衡位置的位移与速度方向相反方向相反 B B、第、第2s2s末振子相对于平衡位置的位移为末振子相对于平衡位置的位移为-20cm-20cm C C、第、第2s2s末和第末和第3s3s末振子相对于平衡位置的位末振子相对于平衡位置的位移均相同，但瞬时速度方向相反移均相同，但瞬时速度方向相反 D D、第、第1s1s内和第内和第2s2s内振子相对于平衡位置的位内振子相对于平衡位置的位移方向相同，瞬时速度方向相反。移方向相同，瞬时速度方向相反。t/st/sO O3 3-3-38 81616x/mx/m1 1、质点离开平衡位置的最大位移？、质点离开平衡位置的最大位移？2 2、1s1s末、末、4s4s末、末、10s10s末质点位置在哪里？末质点位置在哪里？3 3、1s1s末、末、6s6s末质点朝哪个方向运动？末质点朝哪个方向运动？课课 堂堂 练练 习习4 4、质点在、质点在6s6s末、末、14s14s末的位移是多少？末的位移是多少？5 5、质点在、质点在4s4s、16s16s内通过的路程分别是多少？内通过的路程分别是多少？小小 结结1 1、机械振动：、机械振动：物体在平衡位置（中心位置）两物体在平衡位置（中心位置）两侧附近所做往复运动。通常简称为振动。侧附近所做往复运动。通常简称为振动。平衡位置：振子原来静止时的位置平衡位置：振子原来静止时的位置2 2、弹簧振子、弹簧振子理性化模型：不计阻力、弹簧的质理性化模型：不计阻力、弹簧的质量与小球相比可以忽略。量与小球相比可以忽略。3 3、简谐运动：、简谐运动：质点的位移与时间的关系遵从正质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图象（弦函数的规律，即它的振动图象（x xt t图象）是图象）是一条正弦曲线。一条正弦曲线。txo