資源簡介

(共33張PPT)
簡諧運動
目 錄
1. 機械振動
2. 彈簧振子
3. 描述簡諧運動的物理量
1.通過觀察彈簧振子的運動，分析其運動特點，能量轉化等特點，總結簡諧運動概念。
2.通過分析彈簧振子的運動，總結彈簧振子模型的定義條件，運動規律，運動特點。
3.從運動學角度體會振幅的概念，找出振幅與位移的區別。
4.理解全振動，周期性，總結周期，頻率，圓頻率的概念。
5.了解簡諧運動相位，初相的概念。
學習目標
新課導入
加速度大小方向都不變的勻變速直線運動。（自由落體運動）
加速度大小方向都不變的勻變速曲線運動。（平拋運動）
加速度大小不變方向改變的變加速曲線運動。（勻速圓周運動）
我們以前學過哪些運動形式？
新課講解
一、 機械振動
1、定義：物體在平衡位置附近的往復運動。
2、特點：
（1）平衡位置——“對稱性”。
振動停止時物體所在的位置
（2）往復運動——“周期性”
新課講解
課堂練習
1．下列運動屬于機械振動的是（　 　）
①乒乓球在地面上的自由來回上下運動
②彈簧振子在豎直方向的上下運動
③秋千在空中的來回運動
④豎立于水面上的圓柱形玻璃瓶的上下運動
A．①② B．②③
C．③④ D．②③④
思考與討論
思考：這些運動的共同點是什么
小球和彈簧所組成的系統稱作彈簧振子，有時也把這樣的小球稱做彈簧振子或簡稱振子。
2、理性化模型：
（1）不計阻力
（2）彈簧的質量與小球相比可以忽略。
1、概念：
O
思考：振子的運動是怎樣一種運動呢？
新課講解
理想化模型
二、 彈簧振子
新課講解
振子的位移x都是相對于平衡位置的位移，以平衡位置為坐標原點O，沿振動方向建立坐標軸。規定在O點右邊時位移為正，在左邊時位移為負。
O
研究彈簧振子的運動
新課講解
圖像繪制方法
（1）、頻閃照相
（2）、描圖記錄法
新課講解
一同學勻速拉動一張白紙，另一同學沿與紙運動方向相垂直方向用筆往復畫線段，觀察得到的圖象。
這種記錄振動的方法在實際中有很多應用。醫院里的心電圖及地震儀中繪制的地震曲線等，都是用類似的方法記錄振動情況的。
繪制地震曲線
心電圖
學生體驗
如果質點的位移與時間的關系遵從正弦函數的規律，即它的振動圖象（x—t圖象）是一條正弦曲線，這樣的振動叫做簡諧運動。簡諧運動是最簡單、最基本的運動。
簡諧運動是最簡單、最基本的振動，其振動過程關于平衡位置對稱，是一種往復運動．彈簧振子的運動就是簡諧運動．
1、什么是簡諧運動？
2、簡諧運動的特點是什么？
新課講解
3、請畫出簡諧運動的圖象
4、由圖像可知位移、速度有哪些特點？
(1)位移：方向始終背離平衡位置，每經過平衡位置位移方向發生改變；遠離平衡位置時位移增大，衡位置時位移減小。
(2)速度：每經過最大距離處速度方向發生改變，遠離平衡位置（位移增大）時速度方向和位移方向相同，衡位置（位移減小）時速度方向和位移方向相反。
新課講解
用數碼相機和計算機繪制彈簧振子的x—t 圖像
如圖所示的裝置可以視為彈簧振子嗎？
請嘗試用數碼相機拍攝鋼球的運動。通常每隔0.04s(這個時間間隔通常可以設定)數碼相機就會拍攝一幀照片。拍攝時最好把鋼球的位置放在取景框的最左側。
在計算機中建立一個幻燈片的演示文稿，把這些照片插入文稿中的同一張空白幻燈片中，照片會按拍攝時間的先后一幀一幀自動向右平鋪開來。最終可以得到什么樣的結果？
課堂活動
課堂練習
2．一彈簧振子做簡諧運動，周期為T，若從t=0時刻開始計時，當t=T時，彈簧振子具有正向的最大速度。則此彈簧振子簡諧運動的振動圖像是（　　）
A．
B．
C．
D．
振動作為運動的又一典型代表，與前面所學的運動模型相比有很大的不同，它又是用什么樣的物理量來進行描述的呢？
取向右偏離平衡位置的位移為正方向，則可得振動圖像為：
新課導入
兩個振子的運動位移有何不同？
新課導入
3）、振幅是描述振動強弱的物理量，常用字母A表示。
1）、定義：振動物體離開平衡位置的最大距離，叫做振動的振幅，國際單位是m。
2）、振幅的大小，直接反映了振子振動能量(E=EK+EP)的高低。
1、振幅
靜止位置
振幅
振幅
：即平衡位置
4）、振子振動范圍的大小，就是振幅的兩倍，2A
新課講解
三、描述簡諧運動的物理量
振幅和位移的區別是什么？
對于一個給定的振動：
1、振子的位移是偏離平衡位置的距離，故時刻在變化；但振幅是不變的。
2、位移是矢量，振幅是標量，它等于最大位移的數值。
新課講解
新課講解
思考討論：振子的運動最顯著的特點是什么？
往復性-重復性-周期性
A/ O A
振子在AA'之間振動，O為平衡位置。如果從A點開始運動，經O點運動到A'點，再經過O點回到A點，就說它完成了一次全振動，此后振子只是重復這種運動。
（1）從O→A→O→A'→O也是一次全振動
B
新課講解
（2）從B→A→O→A'→O→B也是一次全振動
A/
A
O
B
在一次全振動過程中，一定是振子連續兩次以相同速度通過同一點所經歷的過程。（強調方向性）
一次全振動：振動物體從某一初始狀態開始，再次回到初始狀態（即位移、速度均與初態完全相同）所經歷的過程。
一次全振動的特點：振動路程為振幅的4倍
從振子的位移、速度、加速度等方面思考一個完整的全振動過程，有什么顯著的特點？
新課講解
（2）頻率f:單位時間內完成全振動次數
O →B →O →A → O t=
O→B →O t=
O→B t=
T
T/2
T/4
新課講解
（3）周期越小，頻率越大，運動越快。
（1）周期T:做簡諧運動的物體完成一次全振動所用的時間
彈簧振子的周期由振動系統本身的質量和勁度系數決定，而與振幅無關，所以常把周期和頻率叫做固有周期和固有頻率。
新課拓展
1.同時釋放，運動步調一致。
2.先后釋放，運動步調不一致。
3.為了描述振動物體所處的狀態和比較兩振動物體的振動步調，引入相位這個物理量
新課講解
相位：描述周期性運動在某個時刻的狀態。表示物體振動的步調。
例如：兩個用長度相同的懸線懸掛的小球，把它們拉起同樣的角度同時放開，我們說它們的相位相同，如果兩小球不同時釋放，則后釋放的小球相位落后于前一個的相位。
新課講解
課堂練習
3．如圖甲所示，豎直懸掛彈簧振子在C、D兩點之間做簡諧運動，O點為平衡位置，振子到達D點開始計時，規定豎直向下為正方向。圖乙是彈簧振子做簡諧運動的圖像，則（　　）

A．彈簧振子從D點經過O點再運動到C點為一次全振動
B．圖乙中的P點時刻振子的速度方向與加速度方向都沿正方向
C．彈簧振子的振動方程為
D．彈簧振子在前2.5s內的路程為1m
如圖所示，為一個豎直方向振動的彈簧振子，O為靜止時的位置，當把振子拉到下方的B位置后，從靜止釋放，振子將在BC之間做簡諧運動，給你一個秒表，怎樣測出振子的振動周期T？
為了減小測量誤差，采用累積法測振子的振動周期T，即用秒表測出發生ｎ次全振動所用的總時間t，可得周期為
T=t/n
思考與討論
單 擺
課堂小結
1. 機械振動：物體在平衡位置附近的往復運動
2. 彈簧振子-理想化模型
3. 描述簡諧運動的物理量
課后作業
完成課后習題

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