高中物理教科版選修3-4課件:第1章第1節(jié)《簡諧運動》
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歡迎進入物理課堂 第1節(jié)簡諧運動 學習目標 1 知道什么是簡諧運動及回復力的特點 2 掌握描述簡諧運動的物理量 3 會分析彈簧振子運動過程中能量的轉(zhuǎn)化 重點難點 1 簡諧運動的特點及與一般振動的區(qū)別 2 描述簡諧運動的物理量的理解 第1節(jié) 核心要點突破 課堂互動講練 知能優(yōu)化訓練 課前自主學案 課標定位 課前自主學案 一 機械振動1 機械振動 物體 或物體的某一部分 在 兩側(cè)所做的往復運動 2 平衡位置 做往復性運動的物體能夠 的位置 某一中心位置 靜止 思考感悟跳橡皮筋是一種很好的健身游戲 兩個學生拉住長橡皮筋 一個小孩在中間跳來跳去 橡皮筋的中間常常要扎一塊手帕 小孩在跳的時候總要不時地用小腿鉤一下橡皮筋 有時還要用腳踩一下橡皮筋 再迅速地跳開 這是為什么 手帕的運動是什么運動 提示 起振 手帕構(gòu)成了一個橡皮筋振子 手帕的運動是振動 二 簡諧運動1 回復力 物體在振動過程中 受到的一個總指向 的力 2 簡諧運動 物體所受的力與它偏離平衡位置的 成正比 并且總指向 的運動 平衡位置 位移大小 平衡位置 三 振幅 周期和頻率1 振幅 振動物體在振動過程中離開平衡位置的 叫做振動的振幅 振幅是 為正值 用A表示 單位是米 m 振幅是表示振動 的物理量 振幅越大表示振動 2 周期和頻率 做簡諧運動的物體完成 所需要的時間叫做振動的周期 單位時間內(nèi)完成 叫做振動的頻率 周期和頻率都是表示物體 快慢的物理量 它們的關(guān)系是 在國際單位制中 周期的單位是 頻率的單位是 1Hz 1s 1 最大距離 標量 強弱 越強 一次全振動 全振動的次數(shù) T 1 f 秒 赫茲 振動 四 簡諧運動的能量1 振子在平衡位置時 振子的速度最大 動能 彈性勢能為 2 理想彈簧振子運動過程中 任一時刻 或任一位置 系統(tǒng)總機械能都 最大 零 相等 核心要點突破 一 對簡諧運動的理解1 彈簧振子 理想化模型 1 彈簧振子 一種理想化模型 表現(xiàn)在 構(gòu)造上是一根不計質(zhì)量的彈簧一端固定 另一端連接一個質(zhì)點 運動時質(zhì)點不受任何摩擦和介質(zhì)阻力 判定一個實際系統(tǒng)能否看成彈簧振子 就從這兩個方面去衡量 2 彈簧振子的位移簡諧運動中的位移是從平衡位置指向振子某時刻所在位置的有向線段 在振動中 不管振動質(zhì)點初始時刻的位置在哪兒 振動中的位移都是從平衡位置開始指向振子所在位置 這與一般運動中的位移有很大區(qū)別 一般運動中的位移都是由初位置指向末位置 簡諧運動中的位移也是矢量 若規(guī)定振動質(zhì)點在平衡位置右側(cè)時位移為正 則它在平衡位置左側(cè)時就為負 3 彈簧振子的運動規(guī)律彈簧振子原來靜止的位置是平衡位置 振子振動過程中經(jīng)過平衡位置時位移是零 而速度最大 離開平衡位置時 位移變大 但速度變小 速度為零是最大位移處 振動的位移是相對平衡位置而言的 2 用F kx判定振動是否是簡諧運動的步驟 1 對振動物體進行受力分析 2 沿振動方向?qū)αM行合成與分解 3 找出回復力 判斷是否符合F kx 即時應(yīng)用 即時突破 小試牛刀 1 彈簧振子以O(shè)點為平衡位置 在水平方向上的A B兩點間做簡諧運動 以下說法正確的是 A 振子在A B兩點時的速度和位移均為零B 振子在通過O點時速度的方向?qū)l(fā)生改變C 振子所受彈力的方向總跟速度方向相反D 振子離開O點的運動總是減速運動 靠近O點的運動總是加速運動解析 選D 振子在A B兩點時速度為零 位移最大 平衡位置速度最大 故A錯 D對 振子通過O點運動方向不變 故B錯 振子所受彈力方向總指向平衡位置 速度方向有時指向平衡位置 有時背離平衡位置 故C錯 二 對描述簡諧運動物理量的理解1 對回復力的理解 1 回復力始終指向平衡位置 2 回復力是以效果命名的力 它是振動物體在振動方向上所受的合外力 3 回復力可以由某個力提供 也可以是幾個力的合力 還可能是某個力的分力 2 對振幅 周期 頻率的理解 1 振幅 振幅的大小表示了振動系統(tǒng)總機械能的大小 簡諧振動在振動過程中 動能和勢能相互轉(zhuǎn)化而總機械能守恒 2 周期和頻率當振動物體以相同的速度相繼通過同一位置所經(jīng)歷的過程就是一次全振動 一次全振動是簡諧運動的最小運動單元 振子的運動過程就是這一單元運動的不斷重復 振幅是描述振動強弱的物理量 周期和頻率都是用來表示振動快慢的物理量 三 理解振動的振幅 位移和路程的關(guān)系1 振幅與位移的關(guān)系 1 振幅是振動物體離開平衡位置的最大距離 位移是物體相對于平衡位置的位置變化 2 振幅是表示振動強弱的物理量 在同一簡諧運動中振幅是不變的 但位移卻時刻變化 3 振幅是標量 位移是矢量 方向為由平衡位置指向振子所在位置 4 振幅在數(shù)值上等于位移的最大值 特別提醒 1 振幅大 振動物體的位移不一定大 但其最大位移一定大 2 求路程時 首先應(yīng)明確振動過程經(jīng)過了幾個整數(shù)周期 再具體分析最后不到一周期時間內(nèi)的路程 兩部分相加即為路程 課堂互動講練 兩根質(zhì)量均可不計的彈簧 勁度系數(shù)均為k0 它們與一個質(zhì)量為m的小球組成的彈簧振子 如圖1 1 1所示 試證明彈簧振子做的運動是簡諧運動 圖1 1 1 精講精析 以平衡位置O為原點建立坐標系 當振子離開平衡位置時 兩根彈簧發(fā)生形變而使振子受到指向平衡位置的合力 設(shè)振子沿x正方向發(fā)生位移x 則物體受到的合力為F F1 F2 k0 x k0 x 2k0 x kx 所以振子做的運動是簡諧運動 答案 見精講精析 方法總結(jié) 做簡諧運動的物體 其回復力特點為 F kx 這是判斷物體是否做簡諧運動的依據(jù) 但k不一定等于彈簧的勁度系數(shù) 一水平彈簧振子做簡諧運動 則下列說法中正確的是 A 若位移為負值 則速度一定為正值 加速度也一定為正值B 振子通過平衡位置時 速度為零 加速度最大C 振子每次通過平衡位置時 加速度相同 速度也一定相同D 振子每次通過同一位置時 其速度不一定相同 但加速度一定相同 思路點撥 研究簡諧運動的過程 首先要畫出振動草圖 再去分析各位置的情況 自主解答 如圖1 1 2所示 設(shè)彈簧振子在A B之間振動 O是它的平衡位置 并設(shè)向右為正方向 在振子由O向A運動過程中 振子的位移 速度為負值 加速度為正值 故A錯 振子通過平衡位置時 加速度為零 速度最大 故B錯 當振子每次通過同一位置時 速度大小一樣 方向可能向左也可能向右 但加速度相同 故C錯 D正確 圖1 1 2 答案 D 方法總結(jié) 1 分析簡諧運動中各物理量的變化時 一定以位移為橋梁 理清各物理量間的關(guān)系 回復力 加速度大小與位移大小成正比 方向與位移方向相反 速度大小隨位移的增大而減小 方向有時和位移相同 有時相反 2 要充分利用簡諧運動的對稱性 相對稱兩點位移 回復力 加速度等大反向 速度等大 方向可能相同 也可能相反 如圖1 1 3所示 彈簧振子在BC間做簡諧運動 O點為平衡位置 BO OC 5cm 若振子從B到C的運動時間是1s 求 圖1 1 3 1 振子的振幅 周期 2 經(jīng)過兩次全振動 振子通過的路程是多少 3 從B開始經(jīng)過3s 振子通過的路程是多少 精講精析 1 振子從B O C僅完成了半次全振動 所以周期T 2 1s 2s 振幅A BO 5cm 2 振子在一次全振動中通過的路程為4A 20cm 所以兩次全振動中通過的路程為40cm 3 3s的時間為1 5T 所以振子通過的路程為30cm 答案 1 5cm2s 2 40cm 3 30cm 知能優(yōu)化訓練 本部分內(nèi)容講解結(jié)束 點此進入課件目錄 按ESC鍵退出全屏播放 謝謝使用 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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