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高中物理 选修一
第二章 机械振动
第一节 简谐运动
一、机械振动
一、机械振动
思考1 观察下述动画，请同学回答他的运动具有什么特征？
在一个位置附近往复运动
一、机械振动
请举出其他的例子
“钟摆效应”（Pendulum Effect）原是心理学上的一个名词，主要是描述人类情绪的高底摆荡现象。
一、机械振动
一种不同以往的运动形式，类似直线运动、曲线运动、圆周运动的定义，给出一种新的运动形式：机械振动
特征：平衡位置+往复运动
深入理解与记忆
二、弹簧振子
光滑杆
固定
带孔小球
平衡位置
弹簧
思考2 弹簧振子的组成
小球和弹簧组成的系统
思考3 弹簧振子的理想化
通过刚才的讲解，请同学回答：
忽略空气阻力、摩擦力等各种阻力
小球可视为质点
忽略弹簧的质量
弹簧振子
思考4 平衡位置该怎么理解？
思考4 水平和竖直弹簧振子的平衡位置：合力为0的位置
如果轻质弹簧的下端挂一个小球，上端固定，它们组成了一个振动系统，即为竖直弹簧振子。
小球原来静止时的位置就是弹簧振子的平衡位置，但此位置却并非是弹簧原长的位置。
思考5
1.结合刚才的演示实验和下图，如果我们把弹簧压缩，让弹簧振子从最左端的A点释放，开始运动，它运动有何特点？
3.你觉得怎样可以更加形象直观的描述弹簧振子的运动呢？
2.在由A到O再到B的过程中，弹簧振子的受力与加速度如何变化？速度如何变化？相对O点的距离如何变化？
思考题
方法一：毛笔描迹法
0
x
t
方法二：频闪照相法
底片匀速运动方向
0
x
t
因为摄像底片做匀速运动，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。
频闪照相法显示其运动轨迹
方法三：用传感器和计算机描绘图像
思考6 如何精确的定量的描述弹簧振子的位移与时间的关系呢？
底片匀速运动方向
0
x
t
提醒：
画出来的图像并非是轨迹
实际的运动轨迹？
小球的运动方向如何判断？
小球的速度如何判断？
0
x
t
0
x
t
提醒：
画出来的图像并非是轨迹
实际的运动轨迹？
小球的运动方向如何判断？
小球的速度如何判断？
三、简谐运动
思考7
从以上获得的弹簧振子的x-t图像可以看出，小球的位移与时间的关系似乎可以用正弦函数来表示。
那么我们如何确定弹簧振子中小球的位移与时间的关系是否遵从正弦函数规律呢？
0
x
t
方法一：正弦函数代入法
(1)假定所得曲线是正弦曲线，测量它的振幅和周期，写出对应的正弦函数表达式；
(2)在图中选小球若干个位置，用刻度尺在图中测量增坐标，将每个位移对应的振动时间代入表达式求出函数值，比较这一函数值与测量值，看是否相等，若可视为相等，则这条曲线就是正弦曲线。
新课讲授
方法二：计算机函数图像耦合法
总结
一、机械振动：物体或物体的一部分在一个位置附近的往复运动
二、弹簧振子的运动及其图像
1、弹簧振子：一种理想化振动模型
2、图像的测量方法
三、简谐运动及其图像
物体的位移与时间关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图像（x-t图像）是一条正弦曲线，这样的震动是一种简谐运动
D
B
课堂练习
D
课堂练习
B
谢谢！

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