人教版高中物理选修3-4第十一章第1节简谐振动
人教版高中物理选修3-4课件第十一章第1节简谐运动
A．0.5 s
B．1.0 s
C．2.0 s
D．4.0 s
[思路点拨] 该题可按如下思路进行
以同样的速度通过A、B
―速―度―对―称―性→
O为A、B中点， 即平衡位置
时―间―― 对―称→性
tAO＝tOB，tBD＝tDB tOB＝tBO
―→
tOD＝tOB＋tBD
[解析] 根据题意，由振动的对称性可知：AB 的中点为平 衡位置，A、B 两点对称分布在 O 点两侧，质点从平衡位置 O 点 向右运动到 B 点的时间应为 tOB＝12×0.5 s＝0.25 s。质点从 B 点 向右到达右方极端位置(D 点)的时间 tBD＝12×0.5 s＝0.25 s。所以 质点从离开 O 点到再次回到 O 点的时间 t＝2tOD＝2×(0.25＋0.25) s＝1.0 s，故正确选项为 B。
(3)任意时刻质点的速度、加速度、位移的变化情况及大 小比较：看下一时刻质点的位置，判断是远离还是靠近平衡 位置，若远离平衡位置，则速度越来越小，加速度、位移越 来越大，若靠近平衡位置，则速度越来越大，加速度、位移 越来越小。
[名师点睛] 不可认为振动图象是振动质点的运动轨迹。 实际上振子是沿一条直线做往复运动。
[解析] 由图象可知，质点从正的最大位移处出发， 向平衡位置运动，由此知3.5 s时，质点由平衡位置向正 的最大位移运动。由图象可知在t＝3.5 s时刻，质点正 向正方向运动，所以速度为正，此时质点做减速运动， 所以加速度为负值，故选项D正确。
[答案] D
解此类题时，首先要理解x－t图象的意义，其次要把x－t 图象与质点的实际振动过程联系起来。再把图象与振动过 程联系起来，图象上的一个点表示振动中的一个状态(位 置、振动方向等)，图象上的一段对应振动的一个过程， 关键是判断好平衡位置、最大位移及振动方向。
人教版高中物理选修3-4课件11.1简谐运动(ok)
三、弹簧振子的位移－时间图象
2、图象绘制方法：频闪照片法 作图法 描图记录法
练习：自己绘制振动图像
四、简谐运动及其图象
1、定义：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（xt图象）是一条正弦曲线，这样的振 动叫做简谐运动
2、简谐运动是最简单、最基本的振动
3、简谐运动的图象：
温 家 宝 抵 达 都 江 堰 市 指 挥 抗 震 救 灾
地震(earthquake)就是地球表层的快速振动， 在古代又称为地动。它就象刮风、下雨、 闪电、山崩、火山爆发一样，是地球上经 常发生的一种自然现象。 它发源于地下某 一点，该点称为震源(focus)。振动从震源 传出，在地球中传播。地面上离震源最近 的一点称为震中，它是接受振动最早的部 位。大地振动是地震最直观、最普遍的表 现。在海底或滨海地区发生的强烈地震， 能引起巨大的波浪，称为海啸。地震是极 其频繁的，全球每年发生地震约500万次， 对整个社会有着很大的影响。
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。
三、弹簧振子的位移－时间图象
1、振子的位移x:都是相对于平衡位置的位移。
三、弹簧振子的位移－时间图象
2、图象绘制方法：频闪照片法 作图法 描图记录法
三、弹簧振子的位移－时间图象
2、图象绘制方法：频闪照片法 作图法 描图记录法
2、特点：（1）围绕着“中心”位置 “中心”意味着具有“对称性”（也称这中 心为平衡位置）
（2）“往复”运动
“往复”意味着具有“周期性” （知道一次完整的运动情况可推之后的运动情 况）
3、平衡位置：振子原来静止时的位置 （一般情况下指物体在没有振动时所处的位置）
二、弹簧振子
人教版高中物理选修3-4课件高二第十一章第一节《简谐运动》
段. x/cm
5
0
0.2
0.4
t/s
Байду номын сангаас
-5
以向右为正,比较图上各点的位移大小、方向情况 判断速度的大小和方向
2019/12/30
8
例题2：某一弹簧振子的振动图象如图所示， 则由图象判断下列说法正确的是（）AB
A、振子偏离平衡位置的最大距离为10cm B、1s到2s的时间内振子向平衡位置运动 C、2s时和3s时振子的位移相等，运动方向也
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第十一章机械振动
第一节简谐运动
2019/12/30
2
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
匀速直线运动
直线运动
匀变速直线运动
变速直线运动 变加速直线运动
平抛运动
抛体运动 曲线运动
斜抛运动
圆周运动
匀速圆周运动
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变速圆周运动
3
钟
D、第1s内和第2s内振子相对于平衡位置的位移方向相 同，瞬时速度方向相反
x/cm
20
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0
123456
-20
t/s
10
由简谐运动的图象判断简谐运动属于下列哪 一种运动？
A、匀变速运动B、匀速直线运动
C、变加速运动D、匀加速直线运动
x/cm
5
0
0.2
0.4
t/s
-5
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相同
D、振子在2s内完成一次往复性运动
x/cm
10
5
0 123456 -5
人教版选修34第十一章机械振动第1节简谐运动教案
11.1简谐运动教学目标1、知识与能力：（1）弹簧振子的“理想化模型”（2）简谐运动的位移-时间图像的获得、猜想及验证（3）从运动学角度对简谐运动的定义2、过程与方法：（1）从已有知识的对比和迁移，体会“从简单入手”“理想模型”的科学研究方法。
（2）体会科学探究的常用方法：图像法，及位移时间图像的获得。
（3）猜想所获得图像的形状和验证的科学探究方法。
3、情感态度价值观：（1）观察生活事例，了解实际应用，培养热爱科学、乐于探究的品质。
（2）让学生在探究问题的过程中了解科学家的工作方法和思维方法，培养学生学习、合作、探究的科学精神和价值观。
教学重点1、理想化模型的思想2、振动图像的得到及意义3、猜想和验证的科学探究方法教学难点振动图像的得到及将位移在时间轴上展开的方法教学资源自制PPT课件，苏威尔教学传感器系统，视频剪辑。
教法学法实验演示和多媒体辅助教学，启发式的讲授课教学用具和课时安排水平弹簧振子、竖直弹簧振子、单摆、DIS实验系统。
1课时。
教学过程（一）情景引入振动是自然界中普遍存在的一种运动形式，生活中随处可见，大家能举几个常见的例子吗？微风中树枝的颤动、心脏的跳动、钟摆的摆动、声带的振动……这些物体的运动都是振动。
请同学们观察几个振动的实验，注意边看边想：物体振动时有什么特征？【演示】（1）单摆（2）水平弹簧振子（3）竖直弹簧振子提问：这些物体的运动各不相同：运动轨迹是直线的、曲线的；运动方向水平的、竖直的；物体各部分运动情况相同的、不同的……它们的运动有什么共同特征？学生讨论、回答。
教师注意提示学生将这种运动形式与以前学过的直线运动、圆周运动区别开来，然后总结，这些物体的运动总是在“某个中心位置”附近展开的，我们把这个位置称为“平衡位置”（此时“平衡位置”这个概念可以稍微模糊一些），把物体在某个平衡位置附近所作的往复运动叫做机械振动。
（二）新课教学板书：物体在某一中心位置两侧所做的往复运动叫机械振动。
人教版高中物理选修3-4课件《11.1简谐运动1》
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F
力的大小、方向恒定 → 匀变速直线运动 f
力的大小恒定方向变化 → 匀速圆周运动 力的大小和方向都变化 → ?
第一章机械振动
第一节简谐振动
一.机械振动
1.定义： 物体在某一位置两侧所做的往复运动,叫做机械振动,简 称振动.
平衡位置
2.物体为什么能做往复运动? 因为物体离开平衡位置立即受到指向平衡位置的力的作用. 回复力----指向平衡位置的力.
平衡位置
轻质弹簧与小球组成的系统,称为弹簧振子 （1）弹簧的质量忽略不计； （2）不计摩擦。
弹簧振子是一个理想化模型
粗弹簧+乒乓球
教材P3活动：
x
观察弹簧振子的运动你有什么发现： （1）运动特点：在平衡位置附近来回运动； （2）时间关系：A到A，与A,到A时间相同；
F=-kx O
（3）振子受力特点：F=-kx。
Ep
Ek
E pm
Ekm
1 2
mVm2
教材P5讨论与交流
物理量
A AO O OA, A, A,O O OA
位移的方向
位移的大小
回复力的方向
回复力的大小
加速度的方向
加速度的大小
速度的方向
速度的大小
动能
弹性势能
作业：
1.教材P5练习与评价；
P
AA B OC
P→O→B→O→P→C→P （2）周期：完成一次全振动所用的时间。
3.频率
振子在单位时间内完成的全振动 次数,叫做振动频率.单位:Hz
f 1 T
T1 f
(s-1 Hz)[SI ] (s)[SI ]
高中物理人教选修3-4第十一章第一节简谐运动
重点
四、振动图像的应用
心电图
地震波
简谐运动的特点：
1、简谐振动是最简单、最基本的运动，简谐振动是理想化的振动。 2、回复力与位移成正比而方向相反，总是指向平衡位置。 3、简谐运动是一种理想化的运动，振动过程中无阻力，所以振动系
统机械能守恒。 4、简谐运动是一种非匀变速运动。 5、位移随时间变化关系图是正弦或余弦曲线.
习题 BCD
习题 A
习题
A
习题 ACE
小结
机 1、定义
械 振
2、产生条件
（1）有回复力作用
动
（2）阻力足够小
弹簧振子---------理想化物理模型
简 谐
回复力的特点：F= -kx
运
动 各物理量分析
A’
O
A
感谢观赏！
二、弹簧振子
1、我们把这样弹簧和振子组成的振动系统叫弹簧振子。 2、条件：振子可看作质点，轻质弹簧，可忽略阻力。
弹簧振子的理想化条件
（1）弹簧的质量比小球的质量小得多， 可以认为质量集中于振子（小球）。
（2）小球需体积很小，可当做质点处理。
（3）忽略一切摩擦及阻力作用。
（4）小球从平衡位置拉开的位移在弹 性限度内。
常见的简谐运动
常见的简谐运动
实例
实验室中的机械振动：
探究实验
*实验目的 *实验器材 *实验过程 *实验中遇到的困难
如何证明得到的位移时间图像的函数关系？
同学们猜想振子位移随时间遵循什么规律？
同学们猜想振子位移随时间遵循什么规律？ 由这张图我们有什么启发？
动画演示振动图像：
X
三、简谐运动
选修3-4 第十一章 金文洋
回顾
高中物理 第十一章 第1节 简谐运动讲义(含解析)新人教版选修3-4-新人教版高中选修3-4物理教案
简谐运动一、弹簧振子及其位移—时间图象┄┄┄┄┄┄┄┄①1．弹簧振子(1)平衡位置：振子原来静止时的位置。
(2)机械振动：振子在平衡位置附近的往复运动，是一种机械振动，简称振动。
(3)振子模型：如图所示，如果小球与杆之间的摩擦可以忽略，且弹簧的质量与小球相比也可以忽略，则该装置为弹簧振子。
(4)振动特点：振动是一种往复运动，具有周期性和往复性。
2．弹簧振子的位移—时间图象(1)建立坐标系：以小球的平衡位置为坐标原点，沿振动方向建立坐标轴。
规定小球在平衡位置右边时，位移为正，在平衡位置左边时，位移为负。
(2)绘制图象：用频闪照相的方法来显示振子在不同时刻的位置，以横坐标轴代表时间t，纵坐标轴代表位移x，绘制出的图象就是xt图象，是一条正弦函数曲线。
(3)图象的物理意义：反映了振动物体相对平衡位置的位移随时间的变化规律。
[注意] 对振动位移的理解1．振动位移的大小为平衡位置到振子所在位置的距离，方向由平衡位置指向振子所在位置。
2．xt图象中，时间轴上方位移为正、时间轴下方位移为负，位移大小为图线到时间轴的距离。
①[判一判]1．平衡位置即速度为零时的位置(×)2．振子的位移－5 cm小于1 cm(×)3．弹簧振子运动的轨迹是一条正弦(或余弦)曲线(×)4．振子运动的路程越大发生的位移也越大(×)二、简谐运动及其图象的应用┄┄┄┄┄┄┄┄②1．简谐运动的定义：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(xt图象)是一条正弦曲线，这样的振动叫做简谐运动。
2．简谐运动的特点：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。
3．图象的应用：医院里的心电图仪、地震仪中绘制地震曲线的装置。
[说明]1．只要质点的位移随时间按正(余)弦规律变化，这个质点的运动就是简谐运动。
2．简谐运动的图象不是振动质点的轨迹。
人教版高中物理选修3-4第十一章第1讲.docx
高中物理学习材料桑水制作第1讲简谐运动[目标定位] 1.认识弹簧振子，理解振子的平衡位置和位移.2.理解简谐运动的位移—时间图象是一条正弦曲线.3.经历对简谐运动运动学特征的探究过程，加深领悟用图象描绘运动的方法．一、弹簧振子1．平衡位置小球原来静止时的位置．2．机械振动小球在平衡位置附近的往复运动，是一种机械振动，简称振动．3．弹簧振子如图11－1－1所示，把一个有孔的小球装在弹簧的一端，弹簧的另一端固定，小球穿在光滑的杆上，能够自由滑动，两者之间的摩擦可以忽略，弹簧的质量与小球相比也可以忽略，这样的系统称为弹簧振子．图11－1－1想一想弹簧振子是一种理想化模型，以前我们还学过哪些理想化模型？答案点电荷、质点．二、弹簧振子的位移—时间图象图11－1－21．建立坐标系如图11－1－2，以小球的平衡位置为坐标原点，沿着它的振动方向建立坐标轴．小球在平衡位置右边时它对平衡位置的位移为正，在左边时为负．2．振子位置的确定用频闪照相机拍摄时，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，对应小球在各个时刻的位置，得到如图11－1－2所示的图象．三、简谐运动及其图象1．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．2．简谐运动是最简单、最基本的振动，弹簧振子的运动就是简谐运动．想一想简谐运动的图象描述的是小球的运动轨迹吗？答案不是．弹簧振子中小球的运动轨迹是往复运动的线段.一、对简谐运动的理解1．简谐运动的位移简谐运动的位移是矢量，是从平衡位置指向振动质点所在位置的有向线段．注意：简谐运动的位移和一般运动中的位移有很大区别，一般运动中的位移都是由初位置指向末位置．而简谐运动的位移都是由平衡位置指向振动质点所在位置．2．简谐运动的运动规律简谐运动中质点原来静止的位置是平衡位置．振动质点振动过程中经过平衡位置时位移是零，而速度最大．离开平衡位置时，位移变大，速度变小．速度为零处是最大位移处．例1以弹簧振子为例，振子做简谐运动的过程中，有两点A、A′关于平衡位置对称，则振子( )A．在A点和A′点的位移相同B．在A点和A′点的位移大小相同C．在两点处的速度可能相同D．在两点处的速度一定相同解析由于A、A′关于平衡位置对称，所以振子在A、A′点时位移大小相等，方向相反，速率一定相同，但速度方向可能相同也可能相反，故选项B、C 正确．答案BC借题发挥弹簧振子位于关于平衡位置对称的两点时，振子的位移大小相等，方向相反；振子的速度大小相等，方向可能相同，也可能相反．针对训练1 如图11－1－3所示，弹簧下端悬挂一钢球，上端固定，它们组成一个振动的系统．用手把钢球向上托起一段距离，然后释放，钢球便上下振动起来，若以竖直向下为正方向，下列说法正确的是( )A．钢球的最低处为平衡位置B．钢球原来静止时的位置为平衡位置C．钢球振动到距原静止位置下方3 cm处时位移为3 cmD．钢球振动到距原静止位置上方2 cm处时位移为2 cm图11－1－3解析振子的平衡位置为振子静止时的位置，故A错、B对；振动中的位移为从平衡位置指向某时刻振子所在位置的有向线段，据题意可判断C对、D 错．答案BC二、对简谐运动图象(x－t图象)的认识1．形状：正(余)弦曲线2．物理意义表示振动质点在不同时刻偏离平衡位置的位移，是位移随时间的变化规律．3．获取信息(1)任意时刻质点的位移的大小和方向．如图11－1－4所示，质点在t1、t2时刻的位移分别为x1和－x2.图11－1－4图11－1－5(2)任意时刻质点的振动方向：看下一时刻质点的位置，如图11－1－5中a 点，下一时刻离平衡位置更远，故a此刻质点向x轴正方向振动．(3)任意时刻质点的速度、位移的变化情况及大小比较：看下一时刻质点的位置，判断是远离还是靠近平衡位置，若远离平衡位置，则速度越来越小，位移越来越大，若靠近平衡位置，则速度越来越大，位移越来越小，如图中b，从正位移向着平衡位置运动，则速度为负且增大，位移正在减小，c从负位移远离平衡位置运动，则速度为负且减小，位移正在增大．注意：振动图象描述的是振动质点的位移随时间的变化关系，而非质点运动的轨迹．比如弹簧振子沿一直线做往复运动，其轨迹为一直线，而它的振动图象却是正弦曲线．例2如图11－1－6所示为某物体做简谐运动的图象，下列说法中正确的是( )A．由P→Q，位移在增大B．由P→Q，速度在增大C．由M→N，位移先减小后增大D．由M→N，位移始终减小图11－1－6解析由P→Q，位置坐标越来越大，质点远离平衡位置运动，位移在增大而速度在减小，选项A正确，选项B错误；由M→N，质点先向平衡位置运动，经平衡位置后又远离平衡位置，因而位移先减小后增大，选项C正确，选项D错误．答案AC借题发挥应用简谐运动的图象(1)可以从图象中直接读出某时刻质点的位移大小和方向、速度方向、质点的最大位移；(2)也可比较不同时刻质点位移的大小、速度的大小；(3)还可以预测一段时间后质点位于平衡位置的正向或负向，质点位移的大小与方向，速度的方向和大小的变化趋势．针对训练2 如图11－1－7所示为某质点在0～4 s内的振动图象，则( ) A．质点在3 s末的位移为2 mB．质点在4 s末的位移为8 mC．质点在4 s内的路程为8 mD．质点在4 s内的路程为零图11－1－7解析振动质点的位移指的是质点离开平衡位置的位移．位移是矢量，有大小，也有方向．因此3 s末的位移为－2 m，4 s末位移为零．路程是指质点运动的路径的长度，在4 s内应该是从平衡位置到最大位置这段距离的4倍，即为8 m，C正确．答案 C对简谐运动的理解1．如图11－1－8所示的弹簧振子，O点为它的平衡位置，当振子m离开O点，再从A点运动到C点时，振子离开平衡位置的位移是( )图11－1－8A．大小为OC，方向向左B．大小为OC，方向向右C．大小为AC，方向向左D．大小为AC，方向向右解析振子离开平衡位置，以O点为起点，C点为终点，位移大小为OC，方向向右．答案 B2．对于做简谐运动的弹簧振子，下述说法中不正确的是( ) A．振子通过平衡位置时，速度最大B．振子在最大位移处时，速度最大C．振子在连续两次通过同一位置时，位移相同D．振子连续两次通过同一位置时，动能相同解析振子经过平衡位置时速度最大，A对；振子在最大位移处时速度最小，B错；同一位置相对于平衡位置的位移相同，C对；动能是标量，振子经过同一位置时速度的大小相同，则动能相同，D对．答案 B简谐运动的图象3．如图11－1－9表示某质点简谐运动的图象，以下说法正确的是( )图11－1－9A．t1、t2时刻的速度相同B．从t1到t2这段时间内，速度与位移同向C．从t2到t3这段时间内，速度变大，位移变小D．t1、t3时刻的速度相同解析t1时刻振子速度最大，t2时刻振子速度为零，故A不正确；t1到t2这段时间内，质点远离平衡位置，故速度、位移均背离平衡位置，所以二者方向相同，则B正确；在t到t3这段时间内，质点向平衡位置运动，速度在增大，而位移在减小，故2C正确；t1和t3时刻质点在平衡位置，速度大小相等，方向相反，D错误．答案BC4．装有砂粒的试管竖直静立于水面，如图11－1－10所示，将管竖直提起少许，然后由静止释放并开始计时，在一定时间内试管在竖直方向近似做简谐运动．若取竖直向上为正方向，则如图所示描述试管振动的图象中可能正确的是( )图11－1－10解析试管在竖直方向上做简谐运动，平衡位置是在重力与浮力相等的位置，开始时向上提起的距离，就是其偏离平衡位置的位移，为正向最大位移．故正确答案为D.答案 D题组一对振动的理解1．下列几种运动中属于机械振动的是( )A．乒乓球在地面上的上下运动B．弹簧振子在竖直方向的上下运动C．秋千在空中来回运动D．浮于水面上的圆柱形玻璃瓶上下振动解析机械振动是物体在平衡位置两侧做往复运动，乒乓球的上下运动不是在平衡位置两侧的往复运动．答案BCD2．关于机械振动的位移和平衡位置，以下说法中正确的是( ) A．平衡位置就是物体振动范围的中心位置B．机械振动的位移总是以平衡位置为起点的位移C．机械振动的物体运动的路程越大，发生的位移也就越大D．机械振动的位移是指振动物体偏离平衡位置最远时的位移解析平衡位置是物体可以静止的位置，所以应与受力有关，与是否为振动范围的中心位置无关，所以A不正确；振动位移是以平衡位置为初始点，到振动物体所在位置的有向线段，振动位移随时间而变化，振动物体偏离平衡位置最远时，振动位移最大，选项B正确、D错误；振动物体的位移与运动的路程没有关系，C错误．答案 B题组二对简谐运动的理解3．关于简谐运动，下列说法正确的是( )A．简谐运动一定是水平方向的运动B．所有的振动都可以看作是简谐运动C．物体做简谐运动时的轨迹线一定是正弦曲线D．只要振动图象是正弦曲线，物体一定做简谐运动解析物体的简谐运动并不一定只在水平方向发生，各个方向都有可能发生，A错；简谐运动是最简单的振动，B错；物体做简谐运动时的轨迹线并不一定是正弦曲线，C错；若物体振动的图象是正弦曲线，则其一定做简谐运动，D 对．答案 D4．一弹簧振子做简谐运动，下列说法正确的是( )A．若位移为负值，则速度一定为正值B．振子通过平衡位置时，速度为零C．振子每次通过平衡位置时，速度相同D．振子每次通过同一位置时，速度不一定相同解析在简谐运动中，速度方向可能与位移方向相同，也可能相反，选项A 错误；振子每次通过平衡位置时，速度都最大，但速度方向可能相同，也可能相反，选项B、C错误，D正确．答案 D5．做简谐运动的弹簧振子在某段时间内速度越来越大，则这段时间内( ) A．振子的位移越来越大B．振子正向平衡位置运动C．振子速度与位移同向D．振子速度与位移方向相反解析弹簧振子在某段时间内速度越来越大，说明它正向平衡位置运动，故位移越来越小，A错，B对；位移方向是从平衡位置指向振子所在位置，故二者方向相反，C错，D对．答案BD题组三简谐运动的图象6．关于简谐运动的图象，下列说法中正确的是( )A．表示质点振动的轨迹是正弦或余弦曲线B．由图象可判断任一时刻质点相对平衡位置的位移大小与方向C．表示质点的位移随时间变化的规律D．由图象可判断任一时刻质点的速度方向解析振动图象表示位移随时间的变化规律，不是运动轨迹，A错，C对；由振动图象可判断质点位移和速度大小及方向，B、D正确．答案BCD7．一质点做简谐运动的图象如图11－1－11所示，下列说法正确的是( )图11－1－11A．0～1 s速度在增大B．0～1 s位移在增大C．2～3 s速度在增大D．2～3 s位移在增大解析0～1 s质点从最大位移处向平衡位置运动，速度增大，位移减小；2～3 s质点从负向最大位移处向平衡位置运动，速度越来越大，但相对于平衡位置的位移越来越小；故A、C正确．答案AC8．一质点做简谐运动的图象如图11－1－12所示，在前2 s内具有最大负方向速度的时刻是( )图11－1－12A．0.5 s B．1 sC．1.5 s D．2 s解析质点经过平衡位置时速度最大，速度方向可以根据切线斜率的正、负来判断，也可以根据下一时刻位移的变化来判断，或可以根据简谐运动的过程来判断．该题中，从t＝0到t＝1 s时间内质点向负的最大位移处运动，因此可判断速度方向为负．答案 A9．如图11－1－13所示为某简谐运动的图象，若t＝0时，质点正经过O点向b 运动，则下列说法正确的是( )图11－1－13A．质点在0.7 s时，正在远离平衡位置运动B．质点在1.5 s时的位移最大C．1.2 s到1.4 s，质点的位移在增大D．1.6 s到1.8 s，质点的位移在增大解析由于位移是指由平衡位置指向质点所在位置的有向线段，故质点在0.7 s时的位移方向向右，且正在向平衡位置运动，所以A项错误；质点在1.5 s时的位移到达最大；质点在1.2 s到1.4 s过程中，正在远离平衡位置，所以其位移在增加；1.6 s到1.8 s时间内，质点正向平衡位置运动，所以其位移正在减小，故D项错误．答案BC10．一弹簧振子沿x轴振动，离开平衡位置的最大距离为4 cm，振子的平衡位置位于x轴上的O点，如图11－1－14所示，a、b、c、d为4个不同的振动状态，黑点表示振子的位置，黑点上箭头表示运动的方向；图11－1－15中给出的①、②、③、④四条振动图象，可用于表示振子的振动图象的是( )图11－1－14图11－1－15A．若规定状态a时t＝0，则图象为①B．若规定状态b时t＝0，则图象为②C．若规定状态c时t＝0，则图象为③D．若规定状态d时t＝0，则图象为④解析若t＝0时质点处于a状态，则此时x＝＋3 cm，运动方向为正方向，图①对；若t＝0时质点处于b状态，此时x＝＋2 cm，运动方向为负方向，图②不对；若取处于c状态时t＝0，此时x＝－2 cm，运动方向为负方向，故图③不正确；取状态d为t＝0时图④刚好符合．答案AD11．如图11－1－16甲所示，李辉、张伟两人合作，模拟振动曲线的记录．先在白纸中央画一条直线OO1，使它平行于纸的长边，作为图象的横坐标轴．李辉用铅笔尖在白纸上沿垂直于OO1的方向振动，张伟沿OO1的方向匀速拖动白纸，纸上就画出了一条描绘笔尖振动情况的曲线，如图乙所示．李辉保持铅笔尖的振动情况不变，张伟改变拖动白纸的速度，在纸上画出了另一条振动曲线，如图丙所示．乙、丙两条曲线相比，拖动白纸速度较大的是________．图11－1－16答案乙12．如图11－1－17所示，简谐运动的图象上有a、b、c、d、e、f六个点，其中：图11－1－17(1)与a点位移相同的点有哪些？(2)与a点速度相同的点有哪些？解析根据简谐运动的周期性、对称性，以及位移、速度均是矢量，要同时考虑大小和方向．答案(1)b、e、f(2)d、e13．如图11－1－18所示是某质点做简谐运动的图象，根据图象中的信息，回答下列问题：图11－1－18(1)质点在第3秒末的位移是多少？质点振动过程中的最大位移为多少？(2)在前4 s内，质点经过的路程为多少？解析(1)由x－t图象可以读出3 s末质点的位移为－10 cm，振动过程中的最大位移为10 cm.(2)前4 s内质点先在正方向运动了距离为10 cm的一个来回，又在负方向上运动一个10 cm距离的来回，故总路程为40 cm.答案(1)－10 cm 10 cm (2)40 cm。
最新人教版高中物理选修3-4第十一章简谐运动1
-3-
1.1
一
DNA重组技术的基本工具
二 三
自主预习 首 页
J 基础知识 Z 重点难点
ICHU ZHISHI
HONGDIAN NANDIAN
S 随堂练习
UITANG LIANXI
一、弹簧振子
(1)平衡位置:振子原来静止时的位置。 (2)机械振动:振子在平衡位置附近所做的往复运动,简称振动。 (3)弹簧振子:它是小球和弹簧组成的系统的名称,是一个理想模型。
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1.1
一
DNA重组技术的基本工具
二 三
首 页
基础知识 J课堂互动 Z 重点难点
ICHU ZHISHI
HONGDIAN NANDIAN
S 随堂练习
UITANG LIANXI
当位移相同时,物体运动的速度大小相等,但方向可能相同,也 可能相反;当速度相同时,位移大小相等,但方向可能相同,也可能相反。
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1.1
一
DNA重组技术的基本工具
二 三
首 页
基础知识 J课堂互动 Z 重点难点
ICHU ZHISHI
HONGDIAN NANDIAN
S 随堂练习
UITANG LIANXI
三、如何理解简谐运动的对称性
如图所示,物体在 A 与 B 间运动,O 点为平衡位置,C 和 D 两点关于 O 点对称,则有: (1)时间的对称 tOB=tBO=tOA=tAO tOD=tDO=tOC=tCO,tDB=tBD=tAC=tCA (2)速度的对称 ①物体连续两次经过同一点(如 D 点)的速度大小相等,方向相反。 ②物体经过关于 O 点对称的两点(如 C 与 D 两点)的速度大小相等,方 向可能相同,也可能相反。
物理选修3-4人教版11.1简谐运动(11张PPT)
A
B、有孔小球栓在弹簧一端。
C、二者皆穿在光滑水平杆上。
⑵弹簧振子的振动是理想化模型 ⑶振子的受力情况分析：
振子的运 动
A
O
A→ O
O → A′ A ′→ O
A′
O→ A
对平衡位 置位移的 变化
减小（↓） 增大（↑） 减小（↓） 增大（ ↑ ）
方向向右 方向向左 方向向左 方向向右
→
←
←
→
所受回复 减小（↓） 增大（↑） 减小（↓） 增大（ ↑ ） 力的变化(a) 方向向左 方向向右 方向向右 方向向左
2021/1/2
10
谢 谢！
②物体在远离平衡位置的过程中，位移，回 复力（加速度）的大小都增大，速度减小：
③位移方向总是离开平衡位置而回复力（加 速度）的方向总是指向平衡位置。
业：
课本习题（1）、（3）
振子的运 B→ O 动
O→A
A→O
O→ B
对平衡位 置位移的 变化
减小（↓） 增大（↑） 减小（↓） 增大（ ↑ ）
方向向右 方向向左 方向向左 方向向右
←
→
→
←
速度的变 增大（↑） 减小（↓） 增大（↑） 减小（ ↓ ）
化
方向向左 方向向左 方向向右 方向向右
←
←
→
→
问题：⑴、回复力方向与位移方向的关系？
总是相反
⑵、回复力大小与位移大小的关系？
成正比
➢F= -kx
➢简谐运动：弹簧振子这样的回复力的作
用下做简谐运动；即我们把物体在跟偏
离平衡位置的位移大小成正比，并且总 指向平衡位置的回复力的作用下的振动，
第一节 简谐运动
钟
高中人教版物理选修3-4课件：第十一章 1 简谐运动
C.振子每次通过平衡位置时,加速度相同,速度也一定相同
D.振子每次通过同一位置时,其速度不一定相同,但加速度一定相
同
【思考问题】 (1)水平放置的弹簧振子通过平衡位置时受到弹簧
的弹力是零吗?为什么?
提示:由于弹簧在平衡位置时处于原长状态,故对振子没有弹力。
最大位移处,振子的加速度最大。
简谐运动中的位移、速度和加速度是彼此独立的物
理量,在同一位置,物体的位移和加速度的方向是确定的,而速度的
方向却有两种可能。
-11-
1
课前篇自主预习
简谐运动
探究一
探究二
课堂篇探究学习
课堂篇探究学习
当堂检测
典例剖析
例题1关于水平放置的弹簧振子的运动,下列说法正确的是(
)
A.若位移为负值,则速度一定为正值,加速度也一定为正值
答案:研究振动时所说的位移,都是对于平衡位置的位移。因此,
字母x具有双重意义:它既表示小球的位置(坐标),又表示小球的位
移。
-4-
1
课前篇自主预习
简谐运动
读一读·思一思
课堂篇探究学习
辨一辨·议一议
二、简谐运动及其图象
阅读教材第3、4页,知道简谐运动,初步掌握简谐运动的规律。
1.什么是简谐运动?
答案:如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律,即它
时刻的位移分别为x1、-x2。
-17-
1
课前篇自主预习
简谐运动
探究一
探究二
课堂篇探究学习
课堂篇探究学习
当堂检测
(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。
人教版高中物理选修3-4：11.1简谐振动
第十一章 机械振动
第一节 简谐振动
一、弹簧振子——理想化模型
1、概念： 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、理想化模型： （1）不计阻力
（2）弹簧的质量与小球相比可以忽略。
二、弹簧振子的位移—时间图象
1、振子的位移x:都是相对于平衡位置的位移。
第一个1/2周期：
小结
1、机械振动：物体在平衡位置（中心位置）两侧附 近所做往复运动。通常简称为振动。 平衡位置：振子原来静止时的位置
2、弹簧振子理性化模型：不计阻力、弹簧的质量与 小球相比可以忽略。
3、简谐运动：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 。
1、某一弹簧振子的振动图象如图所示，则由图象
列说法正确的是（ D ）
A、第1s内振子相对于平衡位置的位移与速度方向相反 B、第2s末振子相对于平衡位置的位移为-20cm C、第2s末和第3s学末科网，振zxxk.f子enghua相ngxue对yi 于平衡位置的位移均相同， 但瞬时速度方向相反 D、第1s内和第2s内振子相对于平衡位置的位移方 5 6 7 t/s
-20
3. (2011年吉林模拟)劲度系数为20 N/cm的弹簧振 子，它的振动图象如图11－1－10所示，在图中A 点对应的时刻( )
A．振子所受的弹力大小为0.5 N， 方向指向x轴的负方向 B．振子的速度方向指向x轴的正方向 图11－1－10 C．在0～4 s内振子作了1.75 次全振动 D．在0～4 s内振子通过的路程为0.35 cm，位移为0 答案：B
判断下列说法正确的是（ A B ）
A、振子偏离平衡位置的最大距离为10cm。 B、1s到2s的时间内振振子向平衡位置运动。 C、2s时和3s时振子的位移相等，运动方向也相同。 D、振子在2s内完成一次往复性运动。
高中物理人教版(选修3-4)第十一章机械振动第一节简谐运动+课件(共20张PPT)
新课内容
三、弹簧振子的位移---时间图象（振动图像）
3.描图记录法
体验：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。
三、弹簧振子的位移---时间图象（振动图像）
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。
17、儿童是中心，教育的措施便围绕他们而组织起来。2021/7/262021/7/262021/7/262021/7/26
2、Our destiny offers not only the cup of despair, but the chalice of opportunity. (Richard Nixon, American President )命运给予我们的不是失望之酒，而是机会之杯。二〇二一年六月十七日2021年6月17日星期四 3、Patience is bitter, but its fruit is sweet. (Jean Jacques Rousseau , French thinker)忍耐是痛苦的，但它的果实是甜蜜的。10:516.17.202110:516.17.202110:5110:51:196.17.202110:516.17.2021 4、All that you do, do with your might; things done by halves are never done right. ----R.H. Stoddard, American poet做一切事都应尽力而为，半途而废永远不行6.17.20216.17.202110:5110:5110:51:1910:51:19 5、You have to believe in yourself. That's the secret of success. ----Charles Chaplin人必须相信自己，这是成功的秘诀。-Thursday, June 17, 2021June 21Thursday, June 17, 20216/17/2021
2020春高中人教版物理选修3-4课件：第十一章 第1节 简谐运动
01课前自主学习
02课堂探究评价
03课后课时作业
2．对振动位移的理解 (1)概念：从平衡位置指向振子某时刻所在位置的有向线段。 (2)为了研究方便，以小球的平衡位置为坐标原点，一般不能改变。 (3)振子位移是矢量，方向从平衡位置指向振子所在位置，总是背离平衡 位置向外，大小为这两位置间的直线距离。
01课前自主学习
02课堂探究评价
03课后课时作业
2．简谐运动的 x-t 图象 (1)物理意义：表示振动质点在不同时刻偏离平衡位置的位移，是位移随 时间的变化规律。 (2)应用 ①确定位移及其变化 从简谐运动图象可直接读出不同时刻 t 的位移值，从最大位移处向平衡 位置运动过程中位移减小，从平衡位置向最大位移处运动过程中位移增大。
A．钢球运动的最高处为平衡位置 B．钢球运动的最低处为平衡位置 C．弹簧处于原长的位置为平衡位置 D．钢球原来静止时的位置为平衡位置
01课前自主学习
02课堂探究评价
03课后课时作业
答案 D
解析 平衡位置是钢球不振动时静止的位置，钢球振动的平衡位置应在 钢球重力与弹力相等的位置。故 D 正确。
01课前自主学习
01课前自主学习
02课堂探究评价
03课后课时作业
提示
(2)简谐运动的速度怎么判断？
提示：可以用两种方式判断：一是根据简谐运动的图象结合实际情景判 断；二是根据位移—时间图象的斜率判断，由其斜率的大小和正负可以分别 判断出速度的大小和方向。
弹簧振子有多种形式，对于不同形式的弹簧振子，在平衡位置处，弹簧 不一定处于原长如竖直放置的弹簧振子，但运动方向上的合外力一定为零。
01课前自主学习
02课堂探究评价
03课后课时作业
[变式训练1]如图所示，弹簧下端悬挂一钢球，上端固定组成一个振动系 统，用手把钢球向上托起一段距离，然后释放，下列说法正确的是( )
高中物理 第11章 第1节简谐运动课件 新人教版选修3-4
物理意义．
重点难点：1.简谐运动的含义以及简谐运动的图象． 2．根据简谐运动的图象弄清各时刻质点的位移、路 程及运动方向．
高中物理选修3-4课件
课前自主学案
一、弹簧振子
1．平衡位置：振子原来________ 静止 时的位置． 平衡位置 2．机械振动：振子在_____________ 附近所做 往复 振动 的 ________运动，叫机械振动，简称 ________．
高中物理选修3-4课件
3．振子模型
如图11－1－1所示，如果球与杆之间的摩擦可以 忽略 _________ ，且弹簧的质量与小球的质量相比也
忽略 可以_________ ，则该装置为弹簧振子．
图11－1－1
高中物理选修3-4课件
二、弹簧振子的位移—时间图象
1．频闪照相法
平衡位置 (1)建立坐标系：以小球的____________ 为坐标 振动 原点，沿_________ 方向建立坐标轴． (2)振子位置的确定：频闪照相，拍摄时底片从下
高中物理选修3-4课件
二、对简谐运动图象(xt图象)的认识
1．形式：正(余)弦曲线．
2．物理意义：表示振动的质点在不同时刻偏离
平衡位置的位移，是位移随时间的变化规律．
高中物理选修3-4课件
3．获取信息 (1)任意时刻质点位移的大小和方向：如图11－ 1－5所示，质点在t1、t2时刻的位移分别为x1和 －x2.
例1
高中物理选修3-4课件
【精讲精析】
位移为负，速度可能为正，也可
能为负，选项A错；振子通过平衡位置时，加速度 为零，但速度不为零且方向可能相反，选项B、C 错；加速度随位移的改变而改变，故选项D对． 【答案】 D
【方法总结】 位移和速度都是矢量，矢量相同， 必须是大小和方向都相同．
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引入: 分析并对比下面小球的两种运动区别? 引入: 分析并对比下面小球的两种运动区别?
右图中小球运动的特点: 右图中小球运动的特点:
1，运动的重复性：物体不断来回往复运动 运动的重复性： 运动的对称性： 2，运动的对称性：即物体的运动有一个中心位置
机械振动
物体或物体的一部分在某一中心位置两侧所做 的往复运动,叫做机械振动，通常简称为振动。 的往复运动,叫做机械振动，通常简称为振动。 机械振动的运动学特点： 机械振动的运动学特点：
x 设弹簧振子的最大位移为2cm， ， 设弹簧振子的最大位移为 频闪间隔为0.05s，即t=0.05s。 频闪间隔为 ， = 。 取向右为位移的正方向
t x t x
0 0 9t
+0.62
t
2t
3t
4t
5t
6t
7t
8t
+0.62 + 1.2 + 1.6 + 1.9 + 2.0 + 1.9 + 1.6 + 1.2
地 震 仪
小结： 小结：
振动图像表示质点的位移随时间变化的规律， 振动图像表示质点的位移随时间变化的规律 ，简 谐运动的图像是正弦或余弦曲线． 谐运动的图像是正弦或余弦曲线． 振动图象不是振子的运动轨迹， 振动图象不是振子的运动轨迹 ， 振动图象只是描 述了振子的位移是如何随着时间变化的。 述了振子的位移是如何随着时间变化的。 作业： 作业： 课本第5 课本第5页2、3题
10t
0
11t
-0.62
12t
- 1.2
13t
- 1.6
14t
- 1.9
15t
16t
- 2.0 - 1.9
t
x
0
t
1/4T 1/2T 3/4T T
横轴t： 横轴 ：表示振子运动的时间 纵轴x： 纵轴 ：表示振子相对于平衡位置的位移
1、振动图象
在直角坐标中表示振子位移与时间关系的图线叫振动图象 在直角坐标中表示振子位移与时间关系的图线叫振动图象 位移与时间关系的图线
一、弹簧振子
弹簧振子
理想化处理： 1，不计阻力 理想化处理： 2，不考虑弹簧质量
振子的平衡位置：小球原来静止的位置称为其平衡位置。 振子的平衡位置：小球原来静止的位置称为其平衡位置。 振子的位移x：振子相对于平衡位置的位移。 振子的位移 ：振子相对于平衡位置的位移。
物体的运动规律不仅可以用简洁的数学公式来 表达，还可以用直观的函数图像来表示， 表达，还可以用直观的函数图像来表示，在匀变速 直线运动中用速度图像反映了速度随时间的变化规 律，并通过图像所反映的物理意义得出了相应的物 理量，虽然简谐运动是一种较为复杂的运动， 理量，虽然简谐运动是一种较为复杂的运动，但其 运动规律同样可以用图像表示， 运动规律同样可以用图像表示，并通过图像直观地 了解到振动的情况。 了解到振动的情况。
1，运动的对称性：即物体的运动有一个中心位置 运动的对称性： 2，运动的重复性：物体在平衡位置两侧往复运动，不断重复。 运动的重复性：物体在平衡位置两侧往复运动，不断重复。
下面运动都是机械振动： 下面运动都是机械振动：
• 钟摆的摆动，水上浮标的浮动， 钟摆的摆动，水上浮标的浮动， • 担物行走时扁担的颤动， 担物行走时扁担的颤动， • 在微风中树梢的摇摆， 在微风中树梢的摇摆， • 振动的音叉、锣、鼓、琴弦等都是机械振动． 振动的音叉、 琴弦等都是机械振动．
第十一章
第一节
机械振动
简谐运动
引入 我们学习机械运动的规律，是从简单到复杂： 我们学习机械运动的规律，是从简单到复杂： 匀速运动、匀变速直线运动、平抛运动、 匀速运动、匀变速直线运动、平抛运动、匀速圆周 运动，今天学习一种更复杂的运动——简谐运动。 简谐运动。 运动，今天学习一种更复杂的运动 简谐运动
2、振动图象特点： 振动图象特点：
所有简谐运动的振动图线是正弦（或余弦）图线。 所有简谐运动的振动图线是正弦（或余弦）图线。
注意：图象并不是振子的实际运动轨迹。 注意：图象并不是振子的实际运动轨迹。 +
B
o0s 2Βιβλιοθήκη 4s 6sC 1s 5s
3s
实操练习：课本第4 实操练习：课本第4页第一题
二、弹簧振子的位移---时间图象 弹簧振子的位移---时间图象 --图象或振动图象） （x—t图象或振动图象） 图象或振动图象 图象获取方法： 图象获取方法： 频闪照相方法， 频闪照相方法，描点法作图 仪器扫描记录法
1、振动图象
在直角坐标中表示振子位移与时间关系的图线叫振动图象
2、振动图象特点： 振动图象特点：
所有简谐运动的振动图线是正弦（或余弦）图线。 所有简谐运动的振动图线是正弦（或余弦）图线。
注意：图象并不是振子的实际运动轨迹。 注意：图象并不是振子的实际运动轨迹。 +
B
o
C
三、振动图象的实际运用
心电图仪
二、弹簧振子的位移---时间图象 弹簧振子的位移---时间图象 --图象或振动图象） （x—t图象或振动图象） 图象或振动图象 图象获取方法： 图象获取方法： 频闪照相方法， 频闪照相方法，描点法作图 仪器扫描记录法
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