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(共27张PPT)
第二章 机械振动
2.1 简谐运动
人教版（2019）
授课人：扬帆起航
【选择性必修第一册】2026-2027学年高中物理同步备课
新课引入
观察生活：树梢在微风中的摇曳，钟摆来回摆动，秋千摇晃，鼓面上下振动、琴弦振动……这些运动的共同点是什么？
上述物体总是在某一位置附近做往复性的运动。
机械振动
01
机械振动
1.定义：我们把物体或物体的一部分在一个位置附近的往复运动称为机械振动，简称振动。
2.特征：
(1) 有一个“中心位置(平衡位置)”，
也是振动物体静止时的位置；
(2) 运动具有往复性。
------“对称性”
------“周期性”
弹簧振子
02
弹簧振子
1. 弹簧振子：我们把小球和弹簧组成的系统称为弹簧振子 ，有时也简称为振子。
2. 理想模型：
（2）不计阻力；
（3）忽略弹簧的质量；(m球 m弹簧)
（1）小球看成质点；
（4）弹簧始终在弹性限度内。
实验视频
水平弹簧振子
竖直弹簧振子
振子振动的描述
观察振子的运动
1. 可以用哪些物理量来描述小球的运动？
位移x 、速度v 、加速度a
物体未振动时，静止不动的位置
2. 平衡位置：
o
x
以平衡位置为坐标原点O，
规定向右为正方向。
o
x
o
x
3. 小球的位移：
位移x都是指相对于平衡位置的位移。
O点右边位移为正；O点左边位移为负。
右边
左边
弹簧未形变时，小球所受合力为0，处于平衡位置。把小球拉向右方，然后放开，它就在平衡位置附近振动起来。
由平衡位置指向振子所在位置的有向线段
振动的描述
位移——时间（x——t）图
4. 为了描述小球在不同时刻的位置，
除了用一维坐标，还可以用什么呢？
o
x
o
x
o
x
位移 x x1 x2 x3 x4
时间 t t1 t2 t3 t4
横坐标：振动时间 t
纵坐标：振子位移 x
O
x/cm
t/s
还可以列表、描点、连线
该图像不是小球的运动轨迹。
右边
左边
观察振子的运动
弹簧振子的位移—时间图象
03
弹簧振子的位移—时间图象
t/s
x/mm
20
-20
10
-10
3t0
6t0
9t0
12t0
15t0
O
列表、描点、连线
1、描点法
时间 t 0 t0 2t0 3t0 4t0 5t0 6t0
位移 x/mm －20.0 －17.8 －10.1 0.1 10.3 17.7 20.0
时间 t 6t0 7t0 8t0 9t0 10t0 11t0 12t0
位移 x/mm 20.0 17.7 10.3 0.1 －10.1 －17.8 －20.0
弹簧振子的位移—时间图象
2、频闪照相法
弹簧振子的位移—时间图象
弹簧振子的位移—时间图象
3、描图记录法
实验视频
弹簧振子的位移—时间图象
怎么证明x － t图像是“正弦式”函数图像？
假定图中的曲线是正弦曲线，测量它的振幅和周期，写出对应的正弦函数的表达式。
上图中，测量小球在各个位置的横坐标和纵坐标。把测量值输入计算机中，作出这条曲线，看一看小球的位移—时间关系是否可以用正弦函数表示。通过仔细分析会发现，小球位移与时间的关系是正弦函数关系。
方法二：利用计算机数值拟合
结论：水平弹簧振子的x-t图像是正弦函数图像。
方法一：利用数学函数表达式
简谐运动
04
简谐运动
1.定义：如果物体的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图像（xt 图像）是一条正弦曲线，这样的振动是一种简谐运动。
2.图象意义：表示一个振子不同时刻所在的位置或者一个振子位移随时间的变化规律。
3.图象应用：
(1) 任意时刻质点位移的大小和方向。如图甲所示，质点在t1、t2时刻的位移分别为x1和－x2。
(2) 任意时刻质点的振动方向：看下一时刻质点的位置，如图乙中a点，下一时刻离平衡位置更远，故a点此刻向上振动。图乙中b点，下一时刻离平衡位置更近，故b此刻向上振动。
(3) 斜率：该时刻速度的大小和方向．
视频1
视频2
视频3
总结提升
05
课堂小结
简谐运动：
机械振动：
弹簧振子：
弹簧振子的位移—时间图像
我们把物体或物体的一部分在一个位置附近的往复运动称为机械振动，简称振动。
我们把小球和弹簧组成的系统称为弹簧振子，有时也简称为振子。
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。
典例分析
AC
典例分析
A

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