高中物理第一章机械振动第一节初识简谐运动学案含解析粤教版选修

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1、第一节　初识简谐运动学习目标重点难点1．能说出什么是弹簧振子．2．能说出简谐运动的特点，会分析各物理量的变化规律，能利用其周期性和对称性解决相关问题．3．能说出振幅、周期和频率的概念及物理意义．重点：简谐运动的特点及各量的变化规律．难点：利用简谐运动的周期性和对称性分析实际问题．一、简谐运动1．机械振动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．2．简谐运动简谐运动是物体偏离平衡位置的位移随时间做正弦（或余弦）规律而变化的运动，它是一种非匀变速运动，它的加速度在不同的位移都不相同，表明物体在运动过程中总

2、是受到一个变力的作用．预习交流1在河边钓鱼时，水中浮标在上下浮动，它的振动是否为机械振动？浮标的平衡位置在哪个位置？答案：浮标在平衡位置附近所做的往复运动，是一种机械振动，其平衡位置为浮标静止在水面上时的位置．二、描述简谐运动特征的物理量1．周期做简谐运动的物体完成一次全振动所用的时间，叫做振动的周期，用T表示，单位是秒．2．频率单位时间内完成全振动的次数，叫做振动的频率，用f表示，单位是赫兹．3．振幅振动物体离开平衡位置的最大距离，叫做振动的振幅，用A表示．预习交流2有的同学认为：“既然物体离开平衡位置的最大距离叫

3、振幅，当物体处在最大位移处时离开平衡位置的距离最大，所以可以说做简谐运动的物体，其最大位移等于振幅”，请问这种观点是否正确？答案：不正确．因为振幅是标量，而位移是矢量，当物体处在最大位移处时，只是位移的大小等于振幅，两者不可能相等．一、简谐运动中各物理量的变化规律1．音响发声时，手摸喇叭的发音纸盆会感觉到它在振动，把音响声音调大，发觉纸盆的振动更加剧烈，想想这是为什么？答案：音响发出的声音是由其喇叭的发音引起纸盆振动形成的，振动越剧烈，即振幅越大，纸盆振动的能量越大，喇叭越响，手感觉纸盆振动得越厉害．2．光滑水平杆上

4、，O点为弹簧振子的平衡位置，把小球拉到B点后从静止释放，则小球在B、C之间做简谐运动，如图所示．观察小球的振动情况，分析小球在一个全振动过程中的位移、加速度、速度按怎样的规律变化，完成下列表格．小球的运动位移加速度速度O→BBB→OOO→CCC→O答案：在一个全振动过程中小球的位移、加速度、速度的变化情况如下表．小球的运动位移加速度速度O→B增大，方向向右增大，方向向左减小，方向向右B最大，方向向右最大，方向向左0B→O减小，方向向右减小，方向向左增大，方向向左O00最大，方向向左O→C增大，方向向左增大，方向向右减

5、小，方向向左C最大，方向向左最大，方向向右0C→O减小，方向向左减小，方向向右增大，方向向右3．与同学合作讨论后，举例说明振动物体经历一个周期，哪些物理量出现重复性？答案：经历一个周期，力、位移、速度、加速度这四个矢量完全相同，动能和势能这两个标量也相同．4．“振子在一个周期内通过四个振幅的路程”是正确的结论．但不可随意推广．如振子在时间t内通过的路程并非一定为×4A，想想看，为什么？答案：当为整数或的奇数倍时，t时间内通过的路程仍为×4A，但如果不是整数，且余数不为时，则路程不一定等于×4A．譬如，余数为，则T内通

6、过的路程，运动起点不同，路程就会不同，只有起点在平衡位置或最大位移处时，其通过的路程才为一个振幅（A）．一个弹簧振子振动过程中的某段时间内，其加速度数值越来越大，即在这段时间内（　　）．A．振子的速度越来越大B．振子正在向平衡位置运动C．振子的弹性势能越来越大D．振子的运动方向与位移方向相反答案：C解析：在弹簧振子运动的过程中，回复力、加速度、弹性势能均随位移的增大而增大，速度、动能随位移的增大而减小．某段时间内加速度数值增大，可见位移增大，物体在远离平衡位置，速度方向与位移方向相同，速度正在减小，弹性势能增大．1．

7、简谐运动是一种理想化的模型，忽略了振子在运动过程中所受的阻力．2．简谐运动是一种非匀变速运动，运动过程中加速度随时间周期性变化．3．简谐运动中的位移是以平衡位置为起点的，方向从平衡位置指向物体所在位置，大小等于这两个位置间的距离；加速度的变化与振子所受回复力的变化一致．二、简谐运动的对称性1．分析探究简谐运动的位移方向和速度方向特点．答案：简谐运动的位移是指离开平衡位置的位移，所以位移的方向总是背离平衡位置指向外侧，只要振动物体通过同一位置，其位移矢量的方向是一定的，而速度的方向就是运动方向，在振动物体经历同一位置（

8、除端点外）时，速度的方向却有两种可能：指向平衡位置或背离平衡位置．2．如图所示，O点是水平弹簧振子的平衡位置，P和P′关于O点对称（OP＝OP′），把振子拉到P右侧某一位置由静止释放，则振子做简谐运动．当振子经过P、P′时，位移、速度、动能、势能各是什么关系？答案：因为OP＝OP′，所以当振子经过P、P′时，位移大小相等，方向相反；振子经过P点