(共20张PPT)
第二章 机械振动
第1节 简谐运动
1.通过实验观察,认识机械振动。会运用理想化方法建构弹簧振子模型。
2.通过观察、分析和推理,证明弹簧振子的位移一时间图像是正弦曲线,会用图像描述简谐运动。
3.经历探究简谐运动规律的过程,能分析数据、 发现特点、形成结论。
学习目标
复习回顾
高中阶段我们学过的运动形式有哪些
提示:按运动轨迹分类
直线运动
曲线运动
匀速直线运动
变速直线运动
变加速直线运动
抛体运动
圆周运动
平抛运动
斜抛运动
匀速圆周运动
变速圆周运动
匀变速直线运动
运动
新课引入
上述运动有什么特点?
物体总是在某一位置附近做往复性的运动。
新课教学
一、机械振动
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。
特点:
1.具有“对称性” ;
2.具有“周期性”。
振动物体原来静止时的位置。
平衡位置:
新课教学
二、弹簧振子
1.概念:
小球和弹簧所组成的系统称为弹簧振子,有时也简称振子。
振子原来静止时的位置O。
理想化模型:
忽略摩擦力等各种阻力
忽略弹簧质量
把小球看成质点
弹簧在弹性限度内
2.平衡位置:
不一定。如图所示,竖直弹簧振子用手把钢球向上托起一段距离,然后释放,钢球便上下振动,其振动的平衡位置不在弹簧的原长位置,而是在弹力与重力的合力为零的位置。水平弹簧振子的平衡位置在弹簧的原长位置。
新课教学
思考:弹簧振子的平衡位置一定在弹簧的原长位置吗?
新课教学
新课教学
三、弹簧振子的位移-时间图像
怎样才能得到小球位移与时间的关系?
位移:由平衡位置指向振子所在位置的有向线段。
要想得到位移与时间的关系,关键在于记录不同时刻小球的位置,为了便于分析,最好是相等时间间隔的位置。
1.频闪照相
2.照相机连拍
3.摄像机摄像后逐帧观察
新课教学
o
右图是弹簧振子的频闪照片。频闪仪每隔0.05s闪光一次,闪光的瞬间振子被照亮,从而得到闪光时小球的位置,相邻两个位置之间的时间相隔为0.05s。拍摄时底片从下向上匀速运动,因此在底片上留下了小球和弹簧的一系列的像。
x
t
o
x
t
新课教学
新课教学
正弦函数?
新课教学
方法一:
假定是正弦函数,用刻度尺测出振幅和周期,写出函数表达式。然后,在图像曲线中选小球的若干个位置,用刻度尺在图中测量它们的纵坐标(位移),将每一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,看一看二者是否相等。若可视为相等,则这条曲线就是一条正弦曲线。
新课教学
方法二:
在图中,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,看一看小球的位移一时间关系是否可以用正弦函数表示。
新课教学
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(x-t图像)是一条正弦曲线,这样的振动是一种简谐运动。
简谐运动是最基本的振动。
四、简谐运动
思考:简谐运动的图象就是物体的运动轨迹吗?
不是
新课教学
位移 力 加速度 速度 动能 弹性势能
A
O
B
负向最大
0
正向最大
正向最大
0
负向最大
正向最大
0
负向最大
0
最大
0
0
最大
0
最大
0
最大
新课教学
新课教学
小结
一、机械振动
二、弹簧振子
1.概念:
2.平衡位置:
三、简谐运动
3.位移时间图像:
1.概念:
3.对称性:
2.位移时间图像:
谢谢观看!