高中物理第十一章机械振动1简谐运动学案新人教版选修

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1、1　简谐运动1．机械振动(1)定义：物体在某一位置附近所做的往复运动，叫做机械振动，通常简称为振动。(2)特点：①物体振动时有一中心位置，这一位置叫做平衡位置，是振动物体未开始振动时相对于参考系静止的位置，在此位置物体在振动方向上的合力为零；②物体(或物体的一部分)在中心位置两侧做往复运动；③物体运动的轨迹可以是直线，也可以是曲线。【例1】下列运动中属于机械振动的是(　　)A．树枝在风的作用下运动B．竖直向上抛出的物体的运动C．转动的砂轮的边缘上某点的运动是振动，圆心可以看做是振动中心D．爆炸声引起窗扇的运动解析：A√物

2、体在平衡位置附近所做的往复运动属于机械振动DB×竖直向上抛出的物体到最高点反返回落地，不具有运动的往复性，因此不属于机械振动C×转动的砂轮的边缘上某点的运动不是在平衡位置附近的往复运动　　答案：AD2．弹簧振子构造一根没有质量的弹簧(轻质弹簧)一端固定，另一端连接一个质点概念由弹簧和振子组成的系统，当忽略了空气的阻力和各种摩擦，不计弹簧的质量时，这个系统就叫做弹簧振子特点是一种理想化模型，在实际中是不存在的分类　　水平弹簧振子　　　　　竖直弹簧振子　　　辩误区：弹簧振子的运动特点(1)弹簧振子在运动过程中，振子所受到的弹

3、力随位移的变化而变化，因而弹簧振子的运动是非匀变速运动，切不可作为匀变速运动处理。(2)振子受到的弹力是变力，弹簧振子的运动是变加速运动。【例2】如图所示，将小球向下拉动一小段距离，则之后小球所做的运动属于下列哪一种(　　)A．匀速运动B．匀变速运动C．非匀变速运动D．机械振动解析：答案：CD3．弹簧振子的位移—时间图象(1)如何得到弹簧振子的位移—时间图象①建立坐标系：以小球的平衡位置为坐标原点，沿运动方向和垂直于运动方向建立坐标轴。规定小球在平衡位置一侧时，位移为正，在平衡位置另一侧时，位移为负。②绘制图象：用频闪照

4、相的方法来显示振子在不同时刻的位置。得到如图所示的图象。③分析：因为照相底片从下向上匀速运动，底片运动的距离与时间成正比。因此，可用底片运动的距离代表时间轴。振子的频闪照片反映了不同时刻，振子离开平衡位置的位移。也就是位移随时间变化的规律。(2)位移的变化振子的运动A→OO→A′A′→OO→A对O点位移的方向向右向左向左向右位移大小如何变化减小增大减小增大　　(3)图象的含义：反映了振动物体相对平衡位置的位移随时间的变化规律，弹簧振子的位移—时间图象是一个正(余)弦函数图象。弹簧振子的位移与直线运动的位移含义相同吗？(1

5、)直线运动的位移是指从初位置到末位置的有向线段；机械振动的位移的起点为平衡位置；(2)弹簧振子不论运动多长时间，从哪一点开始运动，位移的起点都是平衡位置；直线运动的位移对应的是某一过程。【例3】如图是用频闪照相的方法获得的弹簧振子的位移—时间图象，下列有关该图象的说法正确的是(　　)A．该图象的坐标原点是建在弹簧振子小球的平衡位置B.从图象可以看出小球在振动过程中是沿t轴方向移动的C．为了显示小球在不同时刻偏离平衡位置的位移，让底片沿垂直x轴方向匀速运动D．图象中小球的疏密显示出相同时间内小球位置变化快慢不同解析：从图象

6、中能看出坐标原点在平衡位置，A对。横轴虽然是由底片匀速运动得到的位移，但已经转化为时间轴，小球只在x轴上振动，所以B错，C对。因图中相邻小球之间时间相同，密处说明位置变化慢，D对。答案：ACD4．简谐运动(1)简谐运动的概念：如果质点的位移与时间的关系遵循正弦函数的规律，即它的振动图象是一条正弦曲线，这样的振动叫做简谐运动。(2)简谐运动的特点：简谐运动是最基本、最简单的振动。(3)简谐运动的性质：简谐运动的位移随时间按正弦规律变化，所以它不是匀变速运动，应为变力作用下的非匀变速运动。(4)简谐运动的位移①定义：振动位移

7、以平衡位置为起点，所以在振动图象上，振动位移可用从平衡位置指向振子所在位置的有向线段表示，方向为从平衡位置指向振子所在位置，大小为平衡位置到该位置的距离。②位移的表示方法：以平衡位置为坐标原点，以振动所在的直线为坐标轴，规定正方向，则某时刻振子偏离平衡位置的位移可用该时刻振子所在的位置坐标来表示。(5)简谐运动的速度：①速度的理解：如图所示，在x坐标轴上，设O点为平衡位置，A、B为位移最大处，根据弹簧振子的位移—时间图象，由于斜率表示速度，因此可知，在O点速度最大，在A、B两点速度为零。②速度的物理含义：速度是描述振子在

8、平衡位置附近振动快慢的物理量。在所建立的坐标轴(也称为“一维坐标系”)上，速度的正负号表示振子运动方向与坐标轴的正方向相同或相反。谈重点：简谐运动的周期性(1)简谐运动与匀速直线运动、匀变速直线运动的规律不一样，其位移、速度随时间做周期性变化，遵循正弦规律；(2)简谐运动的振动过程具有对称性，其运动是变加速运动。【例