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§2.1 简谐运动
人教版高中物理选择性必修第一册
物体或物体的一部分在某一位置附近做往复性运动
观察：这些运动有什么共同的特征
机械振动
④怎样才能持续运动
建立模型
无摩擦
③有哪些能量在相互转化
②滑块为什么会停下来
①谁在运动
⑤考虑弹簧质量会带来哪些影响
轻弹簧
弹簧振子
受力
能量
运动
（理想化）
质点
位移
速度
加速度
点电荷
轻弹簧
无摩擦
O
A
B
仔细观察
中心位置O——平衡位置
x
O
A
B
以A为坐标原点
+6cm
+3cm
研究弹簧振子的运动——位移
x
O
A
B
以O为坐标原点
+3cm
-3cm
振动的位移：从平衡位置指向物体所在位置的有向线段
3cm
3cm
3cm
3cm
x
O
A
B
如何描绘弹簧振子的位移随时间变化的关系
同一位置对应不同时刻
缺乏“唯一性”
一维坐标系
二维坐标系（空间展开）
振子会在不同时刻经过同一位置，猜一猜
x
t
O
T
T/2
xm
-xm
描点连线
T/4
3T/4
打点计时器
频闪照相
运动传感器
实
验
工
具
连拍照相法
实验1—描绘弹簧振子的位移-时间图象
相同的时间间隔
振子处在不同时刻的照片
1
2
3
4
5
6
7
8
9
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等比例冲洗
①为何等距离平铺
②横纵坐标表示什么
x
t
振动时间t
振子相对平衡位置的位移
光影画的魔力
实验2—绘制弹簧振子的位移-时间图象
怎样拉动
图象是不是质点运动的轨迹
匀速
O
x
t
绘制方法的应用
声波图
地震波图
心电图
打点计时器
频闪照相
运动传感器
实
验
工
具
t
x
运动传感器
实验3—用传感器获得弹簧振子的位移—时间图象
实验3—用传感器获得弹簧振子的位移—时间图象
运动传感器
x-t图象
v-t图象
猜想验证——数形结合
实验结论：弹簧振子的位移-时间关系是正弦函数关系，
其振动图象(x-t图象)是一条正弦曲线
对比验证
理论推验
T/2
T
2T
3T/2
思考：图象“隐含”的信息
t
x
O
x-t图象
v-t图象
思考：图象“隐含”的信息
T/2
T
2T
3T/2
思考：图象“隐含”的信息
质点的位移与最大位移
质点的速度变化和方向信息
质点的运动路程
t
x
O
周期性＆对称性
如果质点的位移与时间的关系遵从正弦（或余弦）函数的规律，即它的振动图象（x-t 图象）是一条正弦（余弦）曲线
简谐运动
简谐运动是生活中最基本、最简单的振动
复杂振动
几个简谐振动
合成
分解
简谐运动
弹簧振子
运动特征
受力特征
能量特征
x-t图象
理想化模型
机械振动
观察
建模
实验探究
问题提炼
数理/计算机结合
得出结论
启发思考
科学是一种方法，它教导人们：
一些事物是如何被了解的，不了解的还有些什么，对于了解的，现在了解到了什么程度……
——费恩曼

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