河北省邢台市育才中学人教版高中物理选修3-4学案:11.1 简谐运动 (1)

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1、人教版高中物理选修3-4学案第十一章简谐运动学案1简谐运动[目标定位]1.认识弹簧振子这一物理模型,理解振子的平衡位置和位移.2.知道简谐运动的振动图象为正(或余)弦曲线,理解其物理意义.3.了解简谐运动的特征.一、弹簧振子[问题设计]如图1所示的装置,把小球向右拉开一段距离后释放,可以观察到小球左右运动了一段时间,最终停止运动.图1(1)小球的运动有哪些特点?为什么小球最终停止运动?(2)猜想:如果球与杆之间的摩擦可以忽略,弹簧的质量与小球相比也可以忽略,其结果如何?[要点提炼]1.弹簧振子模型:如图2所示,如果球与杆之间的摩擦可以,且弹簧的质量

2、与小球的质量相比也可以,则该装置为弹簧振子.图22.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3所示.图3-9-人教版高中物理选修3-4学案3.振动特点:振动是一种往复运动,具有和.4.弹簧振子的平衡位置:振子原来时的位置.二、弹簧振子的位移—时间图象[问题设计]甲、乙两同学合作模拟弹簧振子的x-t图象如图4所示,取一张白纸,在正中间画一条直线OO′,将白纸平铺在桌面上,甲同学用手使铅笔尖从O点沿垂直于OO′方向振动画线,乙同学沿O′O方向水平向右匀速拖动白纸.图4(1)白纸不动时,甲同学画出的轨迹是怎样的?(2)

3、乙同学匀速向右拖动白纸时,甲同学画出的轨迹又是怎样的?[要点提炼]1.图象的建立:用横坐标表示振子运动的时间t,纵坐标表示振子在振动过程中离开平衡位置的x,建立直角坐标系.描绘出位移x随时间t变化的图象,如图5所示.图52.振子的位移x的意义振子的位移通常以为参考点,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(如图4中t1、t4时刻),位置在t轴下方表示位移为(如图4中t2时刻).3.图象的物理意义:反映了振子位置随时间变化的规律,它(填“是”或“不是”)-9-人教版高中物理选修3

4、-4学案振子的运动轨迹.三、简谐运动及其图象[问题设计]简谐运动与匀速运动比较,速度有何不同?如何判断一个物体的运动是不是简谐运动?[要点提炼]1.定义:如果质点的位移与时间的关系遵从正弦(或余弦)函数的规律,即它的振动图象(x-t图象)是一条,这样的振动叫做简谐运动.2.特点:简谐运动是最简单、最基本的振动,其振动过程关于平衡位置对称,是一种性运动.弹簧振子的运动就是简谐运动.3.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.(2)确定各时刻速

5、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;在最大位移处,质点速度为0.在从平衡位置向最大位移处运动的过程中,速度;在从最大位移处向平衡位置运动的过程中,速度.一、对弹簧振子运动特点的理解例1一弹簧振子做简谐运动,下列说法中正确的是()A.若位移为负值,则速度一定为正值-9-人教版高中物理选修3-4学案B.振子通过平衡位置时,速度为零,位移最大C.振子每次经过平衡位置时,位移相同,速度也一定相同D.振子每次通过同一位置时,其速度不一定相同,但位移一定相同二、弹簧振子的x-t图象例2如图6

6、甲所示,一弹簧振子在A、B间振动,取向右为正方向,振子经过O点时开始计时,其振动的x-t图象如图乙所示.则下列说法中正确的是()图6A.t2时刻振子在A点B.t2时刻振子在B点C.在t1~t2时间内,振子的位移在增大D.在t3~t4时间内,振子的位移在减小三、对简谐运动图象的理解例3如图7所示为某物体做简谐运动的图象,下列说法中正确的是()图7A.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-9-人教版高中物理选修3-4学案1.(弹簧振子的运动特点)在图8中,当振子由A向O运动时,下列说法中正确的是(

7、)图8A.振子的位移在减小B.振子的运动方向向左C.振子的位移方向向左D.振子的位移在增大2.(简谐运动的x-t图象)某弹簧振子的振动图象如图9所示.根据图象判断,下列说法正确的是()图9A.第1s内振子相对于平衡位置的位移与速度方向相反B.第2s末振子相对于平衡位置的位移为-20cmC.第2s末和第3s末振子相对于平衡位置的位移不相同,但瞬时速度方向相反D.第1s内和第2s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3.(简谐运动的x-t图象)如图10所示是某质点做简谐运动的振动图象,根据图象中的信息,回答下列问题:图10(1)质点在第2

8、s末的位移为多少?(2)1~3s内质点的平均速度大小为多少?方向如何?-9-人教版高中物理选修3-4学案题组一对机械振动的

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