资源简介

(共33张PPT)
简谐运动
目 录
1. 机械振动
2. 弹簧振子
3. 描述简谐运动的物理量
1.通过观察弹簧振子的运动，分析其运动特点，能量转化等特点，总结简谐运动概念。
2.通过分析弹簧振子的运动，总结弹簧振子模型的定义条件，运动规律，运动特点。
3.从运动学角度体会振幅的概念，找出振幅与位移的区别。
4.理解全振动，周期性，总结周期，频率，圆频率的概念。
5.了解简谐运动相位，初相的概念。
学习目标
新课导入
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）
我们以前学过哪些运动形式？
新课讲解
一、 机械振动
1、定义：物体在平衡位置附近的往复运动。
2、特点：
（1）平衡位置——“对称性”。
振动停止时物体所在的位置
（2）往复运动——“周期性”
新课讲解
课堂练习
1．下列运动属于机械振动的是（　 　）
①乒乓球在地面上的自由来回上下运动
②弹簧振子在竖直方向的上下运动
③秋千在空中的来回运动
④竖立于水面上的圆柱形玻璃瓶的上下运动
A．①② B．②③
C．③④ D．②③④
思考与讨论
思考：这些运动的共同点是什么
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。
1、概念：
O
思考：振子的运动是怎样一种运动呢？
新课讲解
理想化模型
二、 弹簧振子
新课讲解
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
研究弹簧振子的运动
新课讲解
图像绘制方法
（1）、频闪照相
（2）、描图记录法
新课讲解
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。
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。
绘制地震曲线
心电图
学生体验
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。简谐运动是最简单、最基本的运动。
简谐运动是最简单、最基本的振动，其振动过程关于平衡位置对称，是一种往复运动．弹簧振子的运动就是简谐运动．
1、什么是简谐运动？
2、简谐运动的特点是什么？
新课讲解
3、请画出简谐运动的图象
4、由图像可知位移、速度有哪些特点？
(1)位移：方向始终背离平衡位置，每经过平衡位置位移方向发生改变；远离平衡位置时位移增大，衡位置时位移减小。
(2)速度：每经过最大距离处速度方向发生改变，远离平衡位置（位移增大）时速度方向和位移方向相同，衡位置（位移减小）时速度方向和位移方向相反。
新课讲解
用数码相机和计算机绘制弹簧振子的x—t 图像
如图所示的装置可以视为弹簧振子吗？
请尝试用数码相机拍摄钢球的运动。通常每隔0.04s(这个时间间隔通常可以设定)数码相机就会拍摄一帧照片。拍摄时最好把钢球的位置放在取景框的最左侧。
在计算机中建立一个幻灯片的演示文稿，把这些照片插入文稿中的同一张空白幻灯片中，照片会按拍摄时间的先后一帧一帧自动向右平铺开来。最终可以得到什么样的结果？
课堂活动
课堂练习
2．一弹簧振子做简谐运动，周期为T，若从t=0时刻开始计时，当t=T时，弹簧振子具有正向的最大速度。则此弹簧振子简谐运动的振动图像是（　　）
A．
B．
C．
D．
振动作为运动的又一典型代表，与前面所学的运动模型相比有很大的不同，它又是用什么样的物理量来进行描述的呢？
取向右偏离平衡位置的位移为正方向，则可得振动图像为：
新课导入
两个振子的运动位移有何不同？
新课导入
3）、振幅是描述振动强弱的物理量，常用字母A表示。
1）、定义：振动物体离开平衡位置的最大距离，叫做振动的振幅，国际单位是m。
2）、振幅的大小，直接反映了振子振动能量(E=EK+EP)的高低。
1、振幅
静止位置
振幅
振幅
：即平衡位置
4）、振子振动范围的大小，就是振幅的两倍，2A
新课讲解
三、描述简谐运动的物理量
振幅和位移的区别是什么？
对于一个给定的振动：
1、振子的位移是偏离平衡位置的距离，故时刻在变化；但振幅是不变的。
2、位移是矢量，振幅是标量，它等于最大位移的数值。
新课讲解
新课讲解
思考讨论：振子的运动最显著的特点是什么？
往复性-重复性-周期性
A/ O A
振子在AA'之间振动，O为平衡位置。如果从A点开始运动，经O点运动到A'点，再经过O点回到A点，就说它完成了一次全振动，此后振子只是重复这种运动。
（1）从O→A→O→A'→O也是一次全振动
B
新课讲解
（2）从B→A→O→A'→O→B也是一次全振动
A/
A
O
B
在一次全振动过程中，一定是振子连续两次以相同速度通过同一点所经历的过程。（强调方向性）
一次全振动：振动物体从某一初始状态开始，再次回到初始状态（即位移、速度均与初态完全相同）所经历的过程。
一次全振动的特点：振动路程为振幅的4倍
从振子的位移、速度、加速度等方面思考一个完整的全振动过程，有什么显著的特点？
新课讲解
（2）频率f:单位时间内完成全振动次数
O →B →O →A → O t=
O→B →O t=
O→B t=
T
T/2
T/4
新课讲解
（3）周期越小，频率越大，运动越快。
（1）周期T:做简谐运动的物体完成一次全振动所用的时间
弹簧振子的周期由振动系统本身的质量和劲度系数决定，而与振幅无关，所以常把周期和频率叫做固有周期和固有频率。
新课拓展
1.同时释放，运动步调一致。
2.先后释放，运动步调不一致。
3.为了描述振动物体所处的状态和比较两振动物体的振动步调，引入相位这个物理量
新课讲解
相位：描述周期性运动在某个时刻的状态。表示物体振动的步调。
例如：两个用长度相同的悬线悬挂的小球，把它们拉起同样的角度同时放开，我们说它们的相位相同，如果两小球不同时释放，则后释放的小球相位落后于前一个的相位。
新课讲解
课堂练习
3．如图甲所示，竖直悬挂弹簧振子在C、D两点之间做简谐运动，O点为平衡位置，振子到达D点开始计时，规定竖直向下为正方向。图乙是弹簧振子做简谐运动的图像，则（　　）

A．弹簧振子从D点经过O点再运动到C点为一次全振动
B．图乙中的P点时刻振子的速度方向与加速度方向都沿正方向
C．弹簧振子的振动方程为
D．弹簧振子在前2.5s内的路程为1m
如图所示，为一个竖直方向振动的弹簧振子，O为静止时的位置，当把振子拉到下方的B位置后，从静止释放，振子将在BC之间做简谐运动，给你一个秒表，怎样测出振子的振动周期T？
为了减小测量误差，采用累积法测振子的振动周期T，即用秒表测出发生ｎ次全振动所用的总时间t，可得周期为
T=t/n
思考与讨论
单 摆
课堂小结
1. 机械振动：物体在平衡位置附近的往复运动
2. 弹簧振子-理想化模型
3. 描述简谐运动的物理量
课后作业
完成课后习题

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