高中物理第十一章机械振动（第1课时）简谐运动教师用书新人教版选修3_4

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1、第1课时　简谐运动研究学考·把握考情]知识内容简谐运动考试要求加试b教学要求1.知道机械振动是一种周期性的往复运动2．知道弹簧振子是理想化模型3．知道弹簧振子的位移随时间的变化规律4．知道简谐运动是最简单、最基本的振动5．知道简谐运动图象是正弦曲线，会根据图象特点判断物体是否做简谐运动6．会用实验方法(包括传感器)得到振动图象7．理解简谐运动图象的意义和特点，知道简谐运动的图象并不表示质点的运动轨迹8．了解振动图象是记录振动的常用方法基础梳理]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1．平衡位置小球原

2、来静止时的位置。2．机械振动小球在平衡位置附近的往复运动，是一种机械振动，简称振动。3．弹簧振子如图1所示，把一个有孔的小球装在弹簧的一端，弹簧的另一端固定，小球穿在光滑的杆上，能够自由滑动，两者之间的摩擦可以忽略，弹簧的质量与小球的质量相比也可以忽略，这样的系统称为弹簧振子。图1易错警示](1)弹簧振子不一定水平放置，例如：竖直悬挂的弹簧振子、光滑斜面上的弹簧振子，如图2所示。图2(2)振动是一种往复运动，具有周期性和往复性。即学即练](多选)下列运动属于机械振动的是(　　)A．乒乓球在地面上的自

3、由来回上下运动B．弹簧振子在竖直方向的上下运动C．秋千在空中的来回运动D．竖立于水面上的圆柱形玻璃瓶的上下运动答案　BCD基础梳理]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1．建立坐标系如图3所示，以小球的平衡位置为坐标原点，沿着它的振动方向建立坐标轴。小球在平衡位置右边时它对平衡位置的位移为正，在左边时为负。图32．振子位置的确定用频闪照相机拍摄时，底片从下向上匀速运动，因此在底片上留下了小球和弹簧的一系列的像，对应小球在各个时刻的位置，得到如图3所示的图象。要点精讲]1．振子的位移x的意义振子的位

4、移通常以平衡位置为参考点，是由平衡位置指向振子所在位置的有向线段(不同于一般运动的位移)。在x－t图象中，振子位置在t轴上方，表示位移为正(如图4中t1、t4时刻的位移)，位置在t轴下方表示位移为负(如图4中t2时刻的位移)。2．图象的物理意义：反映了振子位置随时间变化的规律，它不是振子的运动轨迹。图4【例1】如图5所示为获取弹簧振子的位移－时间图象的一种方法，小球的运动轨迹是往复运动的一段线段，而简谐运动的图象是正弦(或余弦)曲线。下列说法正确的是(　　)图5A．如果纸带不动，作出的振动图象仍然是

5、正弦(或余弦)函数曲线B．如果纸带不动，作出的振动图象是一段线段C．图示时刻，振子正经过平衡位置向右运动D．若纸带运动的速度不恒定，则纸带上描出的仍然是简谐运动的图象解析　当纸带不动时，描出的只是振子在平衡位置两侧往复运动的轨迹，是一段线段，选项A错误，B正确；由振动图象可以看出，图示时刻振子正由平衡位置向右运动，选项C正确；只有当纸带匀速运动时，振动图象才是正弦(或余弦)函数曲线，而简谐运动的图象一定是正弦(或余弦)函数曲线，故选项D错误。答案　BC名师点睛　(1)弹簧振子位于关于平衡位置对称的两

6、点时，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)振动图象描述的是振动质点的位移随时间的变化关系，而非质点运动的轨迹。比如弹簧振子的运动，其轨迹为一条线段，而它的振动图象却是正弦曲线。基础梳理]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1．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(x－t图象)是一条正弦曲线，这样的振动叫做简谐运动。2．简谐运动是最简单、最基本的振动，弹簧振子的运动就是简谐运动。要点精讲]1．简谐运动的位移和一般运动中的位移有很大

7、区别，一般运动中的位移都是由初位置指向末位置。而简谐运动的位移都是由平衡位置指向振动质点所在位置。2．简谐运动中质点原来静止的位置是平衡位置。振动质点振动过程中经过平衡位置时位移是零，而速度最大。离开平衡位置时，位移变大，速度变小。速度为零处是最大位移处。【例2】如图6所示为某质点做简谐运动的图象，下列说法中正确的是(　　)图6A．由P→Q，位移在增大B．由P→Q，速度在增大C．由M→N，位移先减小后增大D．由M→N，位移始终减小解析　由P→Q，质点远离平衡位置运动，位移在增大而速度在减小，选项A正

8、确，B错误；由M→N，质点先向平衡位置运动，经平衡位置后又远离平衡位置，因而位移先减小后增大，选项C正确，D错误。答案　AC名师点睛　图象的应用(1)确定位移及变化从简谐运动图象可直接读出不同时刻t的位移值，从最大位移处向平衡位置运动过程中位移减小，从平衡位置向最大位移处运动过程中位移增大。(2)确定各时刻速度的大小和方向①速度的方向结合质点的实际运动方向判断。②速度的大小根据位移情况判断：在平衡位置，质点速度最大；在最大位移处，质点速度为0。在从平衡位置向最大位移处