物理人教版（2019）选择性必修第一册2.1简谐运动（共25张ppt）

(共25张PPT)
简 谐 运 动
简谐运动
一、复习引入新课
自由落体运动
平抛运动
宇宙航行
圆周运动
风吹树枝摇动
台北101 (508 米)
上海中心(632米)
一、引入新课
港珠澳大桥
二、新课教学 实验，
注意观察实验中物体或物体一部分，运动的特点
简谐运动
在一个位置附近，做往复运动。
(1)
(3)
(2)
二、新课学习
(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称为机械振动，简称振动。 请思考：下面实例都是典型的机械振动。 你认为先研究哪个物体运动？说说理由。
简谐运动
(1) (2) (3)
滑块是在一条直线上，做往复运动的。
二、新课学习
(二) 弹簧振子
1.实验： 观察滑块的振动。
问题：
(1)谁在运动？弹簧运动简单吗？是否方便记录滑块的运动？
(2) 滑块振动范围是否有变化？是变大还是变小？明显吗？ (3) 滑块运动过程中，有哪些能量在相互转化？
简谐振动实验视频1.mp4
简谐运动
(1)谁在运动？弹簧运动简单吗？是否方便记录滑块的运动？
滑块和弹簧
弹簧运动很复杂，同一时刻，弹簧各部分速度不一样
方便记录
滑块在运动中，每一时刻滑块各部分运动情况都一样，可以将滑 块可视为“质点”
简谐运动
(二)弹簧振子
2.分析实验。
二、新课学习
(2) 滑块振动范围是否有变化？是变大还是变小？明显吗？
滑块振动范围有变化， 振动范围变小了，不明显。
(3) 滑块运动过程中，有哪些能量在相互转化？
弹性势能与滑块、弹簧的动能之间相互转化。
二、新课学习
(二) 弹簧振子 2.分析实验。
简谐运动
简谐运动
使滑块振动问题变得更简单些，需要简化弹簧小滑块这
个研究对象。如何简化？
请思考：
二、新课学习
(二) 弹簧振子
物体和(轻)弹簧组成的系统称为弹簧振子。 系统看成“弹簧振子”模型的条件是：
(a)物体可视为质点
(b)不计弹簧质量(弹簧质量远小于物体的质量)
(c)系统阻力可以忽略
简谐运动
沿物体振动方向建立坐标轴。并规定好正方向(一般取弹簧伸长方向为正方向)。
物理上把称 “O”点为弹簧振子的平衡位置。
它是弹簧振子振动的中心点。 在该位置时， 弹簧振子受到的合外力为零 2.弹簧振子的位移： 从平衡位置到振子位置的有向线段。
二、新课学习
(三)弹簧振子的“位移--时间”图像
1.建立坐标轴， 规定正方向。 坐标原点如何选？
x
简谐运动
振子的位置坐标反映了振子
相对于平衡位置的位移。
振子的“位置--时间”图像，就 是振子的“位移--时间”图像。
XA =-1cm
二、新课学习
练习：
如图1、2所示。分别回答两个图中，位移是多少
简谐运动
X=1cmXB =1cm
图1
振子的位置坐标是多少？
-1 0 1
X=-1cm
A
o
-1
0
图2
B
？
1
二、新课学习
(三)弹簧振子的“位移--时间”图像
方法一：照相机连拍法：
简谐振动实验视频1.mp4
简谐运动
t=0 t=t1 t=2t 1 t=3t 1
t=4t
1
每张照片都记录了不同时刻振子的位置信息。
t=6t
1
t=8t
1
t=9t
1
t=5t
1
t=7t
1
t=10t1
t=11t1
t=12t1
t=13t1
t=14t1
t=15t1
t=17t1
t=18t1
t=19t1
t=16t1
描点作图
t/s
X/m
t/s
X/m
t1
2t1
二、新课学习
(三) 弹簧振子的“位移--时间”图像
方法二：数字化实验法：
介绍实验器材，并当堂做演示实验。
简谐运动
二、新课学习
(四)简谐运动
请猜想：
1.你认为振子的“位移与时间”满足什么规律的函数关系呢？
正弦函数关系
2.如何验证你的猜想？
简谐运动
方法一：拟合法。 下面利用数字化实验法，对猜想进行验证。
方法一：拟合法。 下面利用数字化实验法，对猜想进行验证。
(1)用测量值作出测量曲线。
(2)然后用不同的标准函数图像，与测量曲线进行拟合，
(3)从拟合度可以得到，振子的位移与时间应该符合函数关系。
结论：弹簧振子运动的“位移与时间”关系是正弦函数关系。
二、新课学习
(四)简谐运动
2.如何验证你的猜想？
简谐运动
(3)由表达式，计算不同时刻振子的位移函数值；
(4)在实测曲线上，测量出对应不同时刻的振子位移的实际值，
(5)将实际值与对应函数值进行比较，在误差允许范围， 看二者是否相等，若相等，则假设正确。
结论：弹簧振子运动的“位移与时间”关系是正弦函数关系。
二、新课学习
(四) 简谐运动
方法二： 数学方法论证 (1)假设实测得到的曲线是正弦曲线；
(2)写出图像对应的正弦函数表达式；
实测得到的曲线
简谐运动
二、新课学习
(四)简谐运动
如果物体的位移与时间关系遵从正弦(或余弦)函数关系的规律，
即它的振动图像(x--t图像)是一条正弦(余弦)曲线， 这样的振 动是一种简谐运动。
注： a、简谐运动是最基本的振动，是研究复杂振动的基础。
b、(水平和竖直的)弹簧振子的运动是简谐运动。
简谐运动
知道什么是机械振动
简谐运动
建立弹簧振子模型
得到位移-时间图像
图像是正弦函数
简谐运动
三、课堂小结
四、课堂练习
1.这是数字化实验得到的竖直弹簧振子的 “X--t” 图像，根据图像回答问题。
？ t1与t2 时刻，振子的位移相同 x0
(2) t1与t2 时刻，振子的运动速度方向 关系如何 B
？
t1与t2 时刻，振子的运动速度方向相反
的
(3) t3 时刻，振子的位移与速度方向是关系如何
？
t 时刻，振子的位移与速度方向是相同的
A
A
简谐运动
(1) t1与t2 时刻，振子的位移是什么关系
x0
x
o
3
在一个位置附近，做往复运动。
机械振动。
台风烟花来袭上海中心大厦镇楼神器动了.mp4
四、课堂练习
保护上海中心大厦是楼内重达1000吨镇楼神器“上海慧眼”。
简谐运动
五、布置作业
(1)书面作业：课时作业
(2)实验作业： 练习与应用 1
思考与讨论：
为什么说“上海慧眼”是镇楼神器？ 港珠澳大桥又是如何在在风大浪中，稳如泰山 的呢？
简谐运动