2020高中物理第十一章机械振动第1节简谐运动学案新人教版选修3_.doc

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1、第1节　简谐运动1．了解什么是机械振动，认识自然界和生产、生活中的振动现象。2．认识弹簧振子这一物理模型，理解振子的平衡位置和位移随时间变化的图象。3．理解简谐运动的概念和特点，知道简谐运动的图象是一条正弦曲线。4．能够利用简谐运动的图象判断位移和速度等信息。一、弹簧振子1．平衡位置：振子原来静止时的位置。2．机械振动：振子在平衡位置附近的往复运动，简称振动。3．弹簧振子：如图所示，小球套在光滑杆上，如果弹簧的质量与小球相比可以忽略，小球运动时空气阻力也可以忽略，把小球拉向右方，然后放开，它就在

2、平衡位置附近运动起来。这种由小球和弹簧组成的系统称为弹簧振子，有时也简称为振子，弹簧振子是一种理想化模型。二、弹簧振子的位移—时间图象1．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。2．位移—时间图象：以小球的平衡位置为坐标原点，用横坐标表示振子振动的时间，纵坐标表示振子相对平衡位置的位移，建立坐标系，得到位移随时间变化的情况——振动图象。3．物理意义：反映了振子的位移随时间的变化规律。4．特点：弹簧振子的位移—时间图象是一条正(余)弦曲线。三、简谐运动1．定义：如果质点的位移与时间

3、的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图象(xt图象)是一条正弦曲线，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-14-往复运动。弹簧振子的运动就是简谐运动。3．简谐运动的图象(1)简谐运动的图象是振动物体的位移随时间的变化规律。(2)简谐运动的图象是正弦曲线。判一判(1)竖直放于水面上的圆柱形玻璃瓶的上下运动是机械振动。(　　)(2)物体的往复运动都是机械振动。(　　)(3)弹簧振子的位移是从平衡位置指向振子所在位置的有向线段。(　　)(

4、4)简谐运动的图象表示质点振动的轨迹是正弦或余弦曲线。(　　)(5)只要质点的位移随时间按正弦函数的规律变化，这个质点的运动就是简谐运动。(　　)(6)简谐运动的平衡位置是速度为零时的位置。(　　)提示：(1)√　(2)×　(3)√　(4)×　(5)√　(6)×想一想(1)弹簧振子是一种理想化模型，以前我们还学过哪些理想化模型？提示：点电荷、质点。(2)简谐运动与我们熟悉的匀速直线运动比较，速度有何不同的特点？如何判断一个物体的运动是不是简谐运动？提示：简谐运动与匀速直线运动的区别在于其速度大小

5、、方向都在不断变化。只要物体的位移随时间按正弦函数的规律变化，则这个物体的运动就是简谐运动。课堂任务　弹簧振子1．机械振动的理解(1)机械振动的特点①振动的轨迹：可能是直线，也可能是曲线(摆钟的摆动)。②平衡位置：质点原来静止时的位置。从受力角度看，应该是振动方向上合力为零的位置。③振动的特征：振动具有往复性。-14-(2)机械振动的条件①每当物体离开平衡位置后，它就受到一个指向平衡位置的力，该力产生使物体回到平衡位置的效果(这样的力称为回复力，在第3节中我们将学到)。②受到的阻力足够小。2．弹

6、簧振子弹簧振子是由小球和弹簧组成的系统的名称，是一个理想化的模型。弹簧振子的运动关于平衡位置对称。实际物体看做弹簧振子的条件：(1)不计摩擦阻力和空气阻力；(2)不计弹簧的质量；(3)小球可视为质点；(4)弹簧的形变在弹性限度内。例1　小球和弹簧做如下连接，下列说法正确的是(　　)A．只有甲可以被看成弹簧振子B．甲、乙都可以看成弹簧振子，丙、丁不可以C．甲在任何情况下都可以看成弹簧振子D．在一定条件下甲、乙、丙、丁都可以看成弹簧振子(1)弹簧振子的运动特点是什么？提示：没有外界干扰的情况下，将一

7、直不停地做往复运动，忽略摩擦，运动可以永不停息。(2)弹簧振子只能是在金属杆上往复运动吗？提示：只要弹簧连接的小球在平衡位置附近不停地做往复运动，就可以看成弹簧振子。[规范解答]　只要满足弹簧振子的振动规律的小球和弹簧的组合都可以看成弹簧振子，弹簧振子可以是水平的、竖直的、倾斜的，也可以是多个弹簧和小球的组合体，如图丁所示，故A、B、C错误，D正确。[完美答案]　D-14-弹簧振子有多种形式，对于不同形式的弹簧振子，在平衡位置处，弹簧不一定处于原长(如竖直放置的弹簧振子)，但运动方向上的合外力一

8、定为零。如图所示，弹簧下端悬挂一钢球，上端固定组成一个振动系统，用手把钢球向上托起一段距离，然后释放，下列说法正确的是(　　)A．钢球运动的最高处为平衡位置B．钢球运动的最低处为平衡位置C．弹簧处于原长的位置为平衡位置D．钢球原来静止时的位置为平衡位置答案　D解析　平衡位置是钢球不振动时静止的位置，钢球振动的平衡位置应在钢球重力与弹力相等的位置。故D正确。课堂任务　弹簧振子的位移—时间图象1．弹簧振子位移—时间图象的获得(1)建立坐标轴：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，规