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11.1【原创课件】物理:11.1《简谐运动》课件(新人教版选修3-4)


第十一章 机械振动 简谐运动

从运动学的角度定义简谐运动 1.学生对各种类别运动的认识
●先认识运动学特点 ●再了解动力学条件

2.新教材关于简谐运动定义的教学线索
定性描述振动 介绍弹簧振子 实验作出弹簧振子的位移-时间图象
分析弹簧振子的位移-时间图象是正弦曲线 定义简谐运动 科学漫步:匀速圆周运动质点投影的运动是简谐运动

思考1:我们以前学过哪些运动形式?

?加速度大小方向都不变的匀变速直线运动。 (自由落体运动)
?加速度大小方向都不变的匀变速曲线运动。 (平抛运动) ?加速度大小不变方向改变的变加速曲线运动。 (匀速圆周运动)

观 察

思考2:如果加速度大小和方向都改变,那 么物体会做什么运动呢?

? 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。

机械振动

这些运动的共同特点是什么?

(1)、围绕着“中心”位置 (2)、“往复”运动

一、弹簧振子——理想化模型

O

1、概念: 小球和弹簧所组成的系统称作弹簧振子, 有时也把这样的小球称做弹簧振子或简称振子。 2、理性化模型: (1)不计阻力 (2)弹簧的质量与小球相比可以忽略。

一、弹簧振子——理想化模型

思考:振子的运动是怎样一种运动呢?

二、弹簧振子的位移—时间图象

? 研究弹簧振子的运动
振子的位移x都是相对于平衡位置的位移,以平衡位 置为坐标原点O,沿振动方向建立坐标轴。规定在O点右 边时位移为正,在左边时位移为负。
O

二、弹簧振子的位移—时间图象

? 图像绘制方法
(1)、频闪照相

思考:如何理解这就是振子的位移时间图象?

做一做

也可以用数码照相机拍摄竖直方向弹簧振子的运动 录像,得到分帧照片,依次排列得到图象。

二、弹簧振子的位移—时间图象 (2)、用运动传感器测量垂直悬挂弹簧振子 的运动

三、弹簧振子的位移—时间图象 也可用位移传感器和计算机描绘

三、弹簧振子的位移—时间图象 (3)、描图记录法 在弹簧振子的小球上安装一枝绘图笔,让一 条纸带在与小球振动方向垂直的方向上匀速运 动,笔在纸带上画出的就是小球的振动图象。
多媒体实验室

记 录 法 描

教学录像:简谐运动图像的应用

这种记录振动的方法在实际中有很多应用。 医院里的心电图及地震仪中绘制的地震曲线等, 都是用类似的方法记录振动情况的。

心电图 绘制地震曲线的装置

二、弹簧振子的位移—时间图象 体验: 一同学匀速拉动一张白纸,另一同学沿与 纸运动方向相垂直方向用笔往复画线段,观察 得到的图象

三、简谐运动及其图象 1、定义: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。如:弹簧 振子的运动。 简谐运动是最简单、最基本的振动。 2、简谐运动的图象
x

o

t

横坐标——时间;纵坐标——偏离平衡位置的位移

思考
1、简谐运动的图象就是物体的 运动轨迹吗? 2、由简谐运动的图象判断简谐 运动属于下列哪一种运动? A、匀变速运动 B、匀速直线 运动 C、变加速运动 D、匀加速直线运动

x

o

t

课堂练习 关于简谐运动下列说法正确的是( A、简谐运动一定是水平方向的运动 B、所有的振动都可以看成简谐运动 C、物体做简谐运动时的运动轨迹一定是正弦曲线 D、只要振动图象是正弦曲线,物体一定做简谐运动

D



课堂练习 某一弹簧振子的振动图象如图所示,则由图 象判断下列说法正确的是( AB )

A、振子偏离平衡位置的最大距离为10cm
B、1s到2s的时间内振子向平衡位置运动

C、2s时和3s时振子的位移相等,运动方向也相同
D、振子在2s内完成一次往复性运动
10 5 0 -5 -10

x/cm
1 2 3 4 5 6 t/s

课堂练习 某弹簧振子的振动图象如图所示,根据图象 判断。下列说法正确的是( ) D A、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-20cm C、第2s末和第3s末振子相对于平衡位置的位 移均相同,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。
x/cm 20 0 1 2 3 4 5 6 7 -20 t/s

课堂练习 1、质点离开平衡位置的最大位移? 2、1s末、4s末、10s末质点位置在哪里? 3、1s末、6s末质点朝哪个方向运动? 4、质点在6s末、14s末的位移是多少? 5、质点在4s、16s内通过的路程分别是多少?
x/m

3
8 16

O -3

t/s

小 结

1、机械振动:物体在平衡位置(中心位置)两 侧附近所做往复运动。通常简称为振动。 平衡位置:振子原来静止时的位置 2、弹簧振子理想化模型:不计阻力、弹簧的质 量与小球相比可以忽略。 3、简谐运动: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。 x
o t


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