人教版高中物理选修简谐运动
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人教版高中物理选择性必修第一册《简谐运动的回复力和能量》教案及教学反思
人教版高中物理选择性必修第一册《简谐运动的回复力和能量》教案及教学反思一、教学目标1.理解简谐运动的概念和特点；2.掌握简谐运动的回复力和能量的计算；3.理解振幅、周期、频率、角速度等概念，并应用于简谐运动问题的解答中；4.培养学生分析和解决简谐运动问题的能力；5.提高学生实验和观察的能力。
二、教学内容1.简谐运动的概念和特点；2.简谐运动的回复力和能量的计算；3.振幅、周期、频率、角速度等概念。
三、教学方法1.讲授和演示相结合的教学方法；2.导入问题的方式让学生思考并提出问题；3.实验和观察的方式培养学生的实践能力；4.让学生参与讨论和解答问题的方式培养学生的分析和解决问题的能力。
四、教学步骤第一步：导入利用一些日常生活中的场景，例如钟摆的摆动、弹簧的伸缩等，引导学生思考相应的问题，让学生对简谐运动有一个初步的概念。
第二步：讲授1.简谐运动的概念和特点1.定义：由一个守恒力场中，物体在平衡位置附近作往复运动所产生的运动称为简谐运动。
2.特点：周期、振幅、回复力和势能都是固定的。
2.简谐运动的回复力和能量的计算1.回复力的计算：F=-kx2.势能的计算：E_p=1/2kx^23.动能的计算：E_k=1/2mv^24.总能量的计算：E=E_p+E_k=1/2kx2+1/2mv23.振幅、周期、频率、角速度等概念1.振幅：简谐运动物体往复运动的极限位移。
2.周期：物体在简谐运动中往复运动一次所需要的时间。
3.频率：简谐运动中往复运动的次数与时间的比值。
4.角速度：简谐运动中物体运动角度的变化速率，单位为弧度每秒。
第三步：实验与观察在教学过程中，可以通过简谐振子的实验来观察振子的振幅、周期、频率等物理量，并通过实验数据来验证简谐运动的特点和回复力与能量的计算公式。
第四步：巩固与拓展在教学过程中，可以通过课堂练习和板书笔记等方式巩固学生的学习成果，引导学生拓展思维，尝试解决一些运用简谐运动的问题。
五、教学反思通过本节课的教学，使学生理解了简谐运动的概念，掌握了回复力和能量的计算方法，并且对振幅、周期、频率、角速度等概念有了更深入的了解。
最新人教选修3-4高中物理第十一章 11.1简谐运动
选修3-4第十一章机械振动一、简谐运动教案一、教材分析本节内容是机械振动的最简单的运动形式，是习其它振动形式的基础，对好整个振动部分起到非常重要的作用。
它从位移与时间关系的角度认识简谐运动的特点。
二、教目标1知识与技能（1）从运动形式了解什么是机械振动、简谐运动（2）正确解简谐运动图象的物含义，知道简谐运动的图象是一条正弦或余弦曲线。
2过程与方法通过观察演示实验，概括出机械振动的特征，培养生的观察、概括能力。
三、教重点难点简谐运动的位移时间图像既是重点也是难点。
四、情分析在生已习物体运动规律的基础上认识振动并不困难，但要认识简谐振动的特点比较困单，所以应用实验的方法画出其图像以降低生的困难。
五、教方法实验、观察与总结六、课前准备弹簧振子、坐标纸、预习案七、课时安排 1课时八、教过程（一）预习检查、总结疑惑生回答预习案的内容，提出疑惑（二）精讲点拨1、机械振动生回答机械振动与其他运动相比有什么特点？特点：往复的运动总结：物体做机械振动时，一定受到指向中心位置的力，这个力的作用总能使物体回到中心位置，对于弹簧振子，它是弹力。
2、弹簧振子的运动（1）弹簧振子要一直运动下去对弹簧和振子有什么要求？．弹簧的质量远远小于滑块的质量，可以忽略不计,一个轻质弹簧联接一个质点，弹簧的另一端固定，就构成了一个弹簧振子b．阻力太大，振子不振动，阻力很小，振子振动。
我们研究在没有阻力的想条件下弹簧振子的运动。
（2）平衡位置有什么特点？振动时怎样算完成一个全振动？对弹簧振子而言，弹簧为原长，振动方向的合力为零。
3、实验探究使弹簧振子振动，拉动下面的坐标纸，描出振子运动的运动图像。
用多媒体动画模拟振子的运动，画出振动图象。
4、讨论并回答：简谐运动的振动图象是一条什么形状的图线呢？简谐运动的位移指的是什么位移？（相对平衡位置的位移）总结：简谐运动的振动图象都是正弦或余弦曲线。
提问：振动图象在什么情况下是正弦，什么情况下是余弦？总结：由开始计时的位置决定图像中这里的位移指的是什么？总结：指向对于平衡位置的位移，即位置坐标，与时刻对应。
人教版高中物理选修第十一章简谐运动
答案：14 s 或130 s
[题组突破训练] 3．[简谐运动的能量问题] 如图，一轻弹簧一端固定，另一端连接一物块构成弹簧振子，
该物块是由a、b两个小物块粘在一起组成的．物块在光滑水平面 上左右振动，振幅为A0，周期为T0.当物块向右通过平衡位置时，a、 b之间的粘胶脱开；以后小物块a振动的振幅和周期分别为A和T， 则A________A0，T________T0.(均选填“>”“<”或“＝”)
若下一时刻位移增加，速度方向就是远离t 轴；若下一时刻位移 减小，速度方向就是指向t 轴．
课堂训练
1．[简谐运动公式的理解]
一弹簧振子的位移y 随时间t变化的关系式为y＝0.1sin 2.5πt，位移 y 的单位为m，时间t 的单位为s.则( ACE )
统动能与势能相互转化，系统的机械能守恒．
[题组突破训练]
1．[简谐运动的特点] 如图所示，弹簧振子在BC间振动，O为平 衡位置，BO＝OC＝5 cm.若振子从B到C的运动时间是1 s，则下
列说法中正确的是( BDE )
A．振子从B 经O 到 C 完成一次全振动
B．振动周期是2 s，振幅是5 cm C．经过两次全振动，振子通过的路程是20 cm
x、F、a、Ep均增大，v、Ek均减小，靠近平衡位置
时则相反．
(3)周期性特征：相隔T或nT的两个时刻振子处于同一位置且振动状
态相同．
5.简谐运动的“五大”特征
(4)对称性特征： ①相隔或整周期T的两个时刻，振子位置关于平衡位置对称，
位移、速度、加速度大小相等，方向相反．
②如图所示，振子经过关于平衡位置O对称的两点P、P′(OP＝OP）
【简谐运动的规律和图像】
3.图象信息 (1)由图象可以看出质点振动的振幅、 周期 ． (2)可以确定某时刻质点离开平衡位置的 位移 ． (3)可以确定某时刻质点的回复力、 加速度 和速度的方向．
[题组突破训练] 3．[简谐运动的能量问题] 如图，一轻弹簧一端固定，另一端连接一物块构成弹簧振子，
该物块是由a、b两个小物块粘在一起组成的．物块在光滑水平面 上左右振动，振幅为A0，周期为T0.当物块向右通过平衡位置时，a、 b之间的粘胶脱开；以后小物块a振动的振幅和周期分别为A和T， 则A________A0，T________T0.(均选填“>”“<”或“＝”)
若下一时刻位移增加，速度方向就是远离t 轴；若下一时刻位移 减小，速度方向就是指向t 轴．
课堂训练
1．[简谐运动公式的理解]
一弹簧振子的位移y 随时间t变化的关系式为y＝0.1sin 2.5πt，位移 y 的单位为m，时间t 的单位为s.则( ACE )
统动能与势能相互转化，系统的机械能守恒．
[题组突破训练]
1．[简谐运动的特点] 如图所示，弹簧振子在BC间振动，O为平 衡位置，BO＝OC＝5 cm.若振子从B到C的运动时间是1 s，则下
列说法中正确的是( BDE )
A．振子从B 经O 到 C 完成一次全振动
B．振动周期是2 s，振幅是5 cm C．经过两次全振动，振子通过的路程是20 cm
x、F、a、Ep均增大，v、Ek均减小，靠近平衡位置
时则相反．
(3)周期性特征：相隔T或nT的两个时刻振子处于同一位置且振动状
态相同．
5.简谐运动的“五大”特征
(4)对称性特征： ①相隔或整周期T的两个时刻，振子位置关于平衡位置对称，
位移、速度、加速度大小相等，方向相反．
②如图所示，振子经过关于平衡位置O对称的两点P、P′(OP＝OP）
【简谐运动的规律和图像】
3.图象信息 (1)由图象可以看出质点振动的振幅、 周期 ． (2)可以确定某时刻质点离开平衡位置的 位移 ． (3)可以确定某时刻质点的回复力、 加速度 和速度的方向．
高中物理人教版(2019)选择性必修第一册 第二章机械振动第1节简谐运动课件
从获得的弹簧振子的 x-t 图像（图 3）可以看出，小球位移与时间的关系似乎可以用正 弦函数来表示。是不是这样呢？还需要进行深入的研究。
图3 振动图像 如何确定弹簧振子中小球的位移与时间的关系是否遵从正弦函数的规律？
三、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(x－t图像) 是一条正弦曲线，这样的振动叫作简谐运动。 2.特点：①简谐运动是最基本、最简单的振动。 ②简谐运动的位移随时间按正弦规律变化，所以它不是匀变速运动，是变力作用下的变 加速运动。
谢谢！
1．简谐运动的位移 位移的表示方法：以平衡位置为坐标原点，以振动所在的直线为坐标轴，规定正方向， 则某时刻振子偏离平衡位置的位移可用该时刻振子所在位置的坐标来表示．
2．简谐运动的速度 (1)物理含义：速度是描述振子在平衡位置附近振动快慢的物理量．在所建立的坐标轴(也称 “一维坐标系”)上，速度的正负号表示振子运动方向与坐标轴的正方向相同或相反． (2)特点：如图所示为一简谐运动的模型，振子在O点速度最大，在A、B两点速度为零．
例 关于简谐运动，下列说法中正确的是（A ） A.弹簧振子的运动是简谐运动 B.简谐运动就是指弹簧振子的运动 C.简谐运动是匀变速运动 D.简谐运动是机械运动中最简单、最基本的一种
例 ［多选］下图表示一简谐运动的图像，下列说法正确的是（BC ） A. t1时刻振子正通过平衡位置向x轴正方向运动 B. t2时刻振子位于负最大位移处 C. t3时刻振子速度最大，加速度为零 D.该图像是从平衡位置开始计时画出的
机械振动
1.定义：物体(或物体的一部分)总是在某一位置附近的往复运动，叫机械振动， 简称振动。 2.特征： 第一，有一个“中心位置”，即平衡位置，也是振动物体静止时的位置； 第二，运动具有往复性。
物理：11.2《简谐运动的描述》课件(新人教版选修3-4)
二、简谐运动的表达式
x A sin t
课 堂 练 习 1.右图中是甲乙两弹簧振子的振动图象，两振 动振幅之比为_______ 2∶1 ，频率之比为_______ 1∶1 ，
甲和乙的相差为_____
2
课 堂 练 习 2. 某 简 谐 运 动 的 位 移 与 时 间 关 系 为 ：
一、描述简谐运动的物理量 1、振幅A
是标量
（1）定义：振动物体离开平衡位置的最大距离。 （2）物理意义：描述振动强弱的物理量 振幅的两倍（2A）表示振动物体运动范围
A
O
B
简谐运动OA = OB
一、描述简谐运动的物理量 2、周期和频率 —描述振动快慢的物理量 周期T：振子完成一次全振动所需要的时间 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。 频率f：单位时间内完成全振动的次数
（1）振子的周期和频率
注意： T内通过的路程一定是4A 1/2T内通过的路程一定是2A
1/4T内通过的路程不一定是A
石器时代定义：使用磨制石器为主的时代叫做新石器时代 [1] ，属于石器时代的后期，年代大约从1.8万年前开始，结束时间从距今5000多年 至2000多年不等。在新石器时代的人类已经会使用陷阱捕捉猎物。 这个时期，人类开始从事农业和畜牧，将植物的果实加以播种，并把野生动物驯服以供食用。人类不再只依赖大自然提供食物，因此食物的来 源变得稳定。同时农业与畜牧的经营也使人类由逐水草而居变为定居下来，节省下更多的时间和精力。在这样的基础上，人类生活得到了更进 一步的改善，开始关注文化事业的发展，使人类开始出现文明。 石器时代 / 石器时代 在中国，这个时代出现了龙虬文化、仰韶文化、河姆渡文化和细石器文化等文明。在新石器时代，人类已经能够制作陶器、纺织，发明了农业 和畜牧业，开始了定居生活。在新石器时代完结后，人类开始进入铜器时代。 其它各位爷，可是只有十爷和十四爷壹直不走，十三爷跟这两位爷单挑呢。”“唉，十三叔壹个人哪里是那两位爷的对手！你赶快吩咐大厨房 赶快多准备些醒酒汤，我这就去看看十三、十四福晋她们，对了，你先去爷的书院，再看看爷的身子怎么样了。”雅思琦的头都要大了！爷在 醉酒，十、十三、十四叔三个人在拼酒，那几位福晋无所事事地等在壹边，也不知道淑清壹个人照料得怎么样，是不是能应付得下来。王府的 头桩喜事已经完全乱了套！第壹卷 第五十八章 等待见福晋出了新房，吟雪和月影赶快上前扶住坐在床边的丫鬟。虽然她们没有服侍过冰凝几 天，但也就是才这么几天，她们已然充分地领教了丫鬟的身体状况，真真的是弱不禁风！因此眼看着今天折腾了这么壹天，她们真担心丫鬟会 直接昏倒了。冰凝在这床上已经枯坐了快有四个时辰，先前还有福晋在这里张罗，现在连福晋也没了音讯。第壹次经历大婚的冰凝虽然不知道 王府的规矩，但是福晋走掉了还是壹桩令她高兴不已的事情，唯壹难过的就是需要壹直这么端坐着，不要说昨天壹夜未睡，就是得到了充分休 息的人，也禁不起这么折腾。趁人不注意，吟雪偷偷地从丫鬟的喜帕下方塞进去壹块饽饽。冰凝被这个饽饽吓了壹跳，虽然她是又累、又饿、 又困、又乏，可喜嬷嬷早上嘱咐了不能进吃食，她哪里敢违背？吟雪见丫鬟不接，急得小声说：“丫鬟，您赶快吃吧，再不吃些东西，您可是 要支撑不下去了！”吟雪壹边说着，壹边摸索着将饽饽往丫鬟的嘴边送。冰凝怕饽饽弄坏了唇上的胭脂，只好张口接住了。吟雪真是细心，这 饽饽小巧极了，刚刚够冰凝那樱桃小口的大小，又是格外地细腻，入口即化。暂时缓解了饥饿，冰凝对吟雪感激极了。眼看着都四更天了，王 爷还是没有出现在新房，壹屋子的下人们都是又焦急又紧张，不知道前边发生了什么事情，这大喜的日子，王爷怎么还不见人影儿呢！吟雪更 是急得团团转，王爷再要是不来，丫鬟怕是要坚持不下去，就真的昏倒了。仅靠她偷偷塞进去的那三个小饽饽，丫鬟哪里能撑得了壹天壹夜？ 就在众人急得不行的时候，院子里突然人声鼎沸起来，吟雪和月影作为丫鬟的陪嫁丫环哪里可能知道王府的规矩！因此，她们既不敢迎出去， 怕被人说没规矩，又担心发生了什么事情，误了丫鬟的事情。犹豫再三，决定还是小心翼翼地陪在丫鬟身边，只是吓得大气都不敢出壹声。 “咣当”壹声，外间屋的房门被推开，似乎是带着壹阵风，壹个身穿酱红色喜袍的人疾步走了进来。只凭这壹身衣服，两个丫环也知道这就是 王爷了，于是赶快随喜嬷嬷壹同跪到在地：“王爷吉祥！”“起来。”众人慌忙起身，侧立壹旁，只喜嬷嬷走上前来，再次向他行了请安礼： “王爷，请
人教版(2024)高中物理选择性必修一2.2 简谐运动的描述(共20张PPT)
2.2 简谐运动的描述
人教版（2019）普通高中物理选择性必修第一册
问题
有些物体的振动可以近似为简谐运动，做简谐运动的物体在一个位置附 近不断地重复同样的运动。如何描述简谐运动的这种独特性呢？
简谐运动：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。
关于相位差Δφ＝φ2－φ1的说明：
①同相：相位差为零，一般地为=2n (n=0,1,2,……) ②反相：相位差为 ，一般地为=(2n+1) (n=0,1,2,……) (2)>0，表示振动2比振动1超前.
<0，表示振动2比振动1滞后．
下图为甲、乙（实线为甲，虚线为乙）两个弹簧振子的振动图像。
思考1：这两个弹簧振子的振幅是多 少？周期是多少？频率是多少？请写 出它们的位移随时间变化的关系式。
思考2：两个振动的相位、初相和相位 差各是多少?
甲的相位：πt 甲的初相位：0 相位差：π/6
乙的相位：πt+π/6 乙的初相位：π/6
学习任务三：相位
振幅
相位
角速度 （圆频率）
初相位
（平衡位置处开始计时） （最大位移处开始计时）
描述简谐运 动的物理量
振幅（A） 周期（T） 频率（f） 相位、相位差
学习任务二：周期和频率
学习任务二：周期和频率
实验结果 （1）振动周期与振幅大小无关。 （2）振动周期与弹簧的劲度系数有关，劲度系数较大时，周期较小。 （3）振动周期与振子的质量有关，质量较小时，周期较小。
结论：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。
学习任务三：相位 从x＝Asin（ωt＋φ）可以发现： 当（ωt＋φ）确定时，sin（ωt＋φ）的值也就确定了，所以（ωt＋φ） 代表了做简谐运动的物体此时正处于一个运动周期中的哪个状态。
人教版（2019）普通高中物理选择性必修第一册
问题
有些物体的振动可以近似为简谐运动，做简谐运动的物体在一个位置附 近不断地重复同样的运动。如何描述简谐运动的这种独特性呢？
简谐运动：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。
关于相位差Δφ＝φ2－φ1的说明：
①同相：相位差为零，一般地为=2n (n=0,1,2,……) ②反相：相位差为 ，一般地为=(2n+1) (n=0,1,2,……) (2)>0，表示振动2比振动1超前.
<0，表示振动2比振动1滞后．
下图为甲、乙（实线为甲，虚线为乙）两个弹簧振子的振动图像。
思考1：这两个弹簧振子的振幅是多 少？周期是多少？频率是多少？请写 出它们的位移随时间变化的关系式。
思考2：两个振动的相位、初相和相位 差各是多少?
甲的相位：πt 甲的初相位：0 相位差：π/6
乙的相位：πt+π/6 乙的初相位：π/6
学习任务三：相位
振幅
相位
角速度 （圆频率）
初相位
（平衡位置处开始计时） （最大位移处开始计时）
描述简谐运 动的物理量
振幅（A） 周期（T） 频率（f） 相位、相位差
学习任务二：周期和频率
学习任务二：周期和频率
实验结果 （1）振动周期与振幅大小无关。 （2）振动周期与弹簧的劲度系数有关，劲度系数较大时，周期较小。 （3）振动周期与振子的质量有关，质量较小时，周期较小。
结论：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。
学习任务三：相位 从x＝Asin（ωt＋φ）可以发现： 当（ωt＋φ）确定时，sin（ωt＋φ）的值也就确定了，所以（ωt＋φ） 代表了做简谐运动的物体此时正处于一个运动周期中的哪个状态。
人教版高中物理选择性必修第1册 第二章 机械振动 1 简谐运动 (2)
2 | 弹簧振子
1.弹簧振子模型 弹簧振子是由④ 小球 和弹簧所组成的系统,是一种⑤ 理想化 模型。 2.理想振子的条件 (1)弹簧的质量比小球的质量小得多,可以认为质量集中于⑥ 小球 ; (2)构成弹簧振子的小球体积足够小,可以认为小球是一个⑦ 质点 ; (3)摩擦力可以⑧ 忽略 ; (4)小球从平衡位置被拉开的距离在⑨ 弹性限度内 。 3.弹簧振子的位移 如图所示,如果O点是小球的平衡位置,小球在A、B间往返运动,则小球的位移的变 化规律如表所示。
由简谐运动的振动图像可以获得的信息 (1)任意时刻质点的位移的大小和方向。如图1所示,质点在t1、t2时刻的位移分别为 x1和-x2。
图1 (2)任意时刻质点的运动方向。根据下一时刻质点的位移确定运动方向,如图2中的 a点,下一时刻质点离平衡位置更远,故a点对应时刻质点向正方向远离平衡位置运动。
ห้องสมุดไป่ตู้2
小球的运动 对O点位移的方向 对O点位移的大小
A→O 向左 减小
O→B 向右 增大
B→O 向右 减小
O→A 向左 增大
4.弹簧振子的位移-时间图像 (1)建立坐标轴:以水平放置的弹簧振子为例,取小球的⑩ 平衡位置 为坐标原点 O,沿着它的振动方向建立坐标轴,规定水平向右为正方向,小球在平衡位置右侧时 的位置坐标x为正,在平衡位置左侧时的位置坐标x为负。小球的位置坐标反映了 小球相对于平衡位置的位移,小球的位置-时间图像就是小球的位移-时间图像。 (2)绘制位移-时间图像 用频闪照相机连拍,或用摄像机摄像后逐帧观察的方式,得到 相等 时间间隔 的不同时刻小球的位置,如图甲所示。
问题 1.上述操作中,纸带的运动方向是怎样的? 提示:内侧纸带上有笔迹,外侧纸带上无笔迹,说明纸带由外向里运动。 2.上述操作中,若纸带不动,作出的振动图像是怎样的? 提示:当纸带不动时,描出的是小球在平衡位置两侧往复运动的轨迹,即一段线段。 3.上述操作中,若纸带速度恒定,所得振动图像可以用纸带的位移表示时间吗? 提示:若纸带的运动是匀速的,纸带运动的位移x=vt,可知纸带的位移与运动时间成 正比,则时间t= x ,故可以用纸带的位移x表示时间t。
高中物理_11-1《简谐运动》新课课件_新人教版选修3-4
项城二高
三、弹簧振子的位移——时间图象
二、频闪照片法
项城二高
如图所示为弹簧振子的频闪照片，频闪仪 0.05秒闪一次，且向下匀速运动。
那么时间坐标刻度该怎么标出？
项城二高
三、弹簧振子的位移——时间图象
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
1、定义：物体 （或物体一部 分）在平衡位 置附近做的往 复运动，叫机 械振动，简称 振动
项城二高
2、机械振动的主要特征是：
（1）“空间运动”的往复性
（2）“时间”上的周期性。
3、产生振动有两个必要条件：
（1）每当物体离开平衡位置就会受到 回复力的作用。 （2）阻力足够小。
项城二高
第一节简谐振动
五、 简谐运动中的各个物理量变化规律
项城二高
思考与讨论
1、简谐运动属于哪一种运动（ ）
A、匀加速运动
B、匀减速运动 C、匀速运动
D D 、非匀变速运动
项城二高
思考与讨论
2、弹簧振子在振动，每次经过同一位置时， 一定相 同的物理量是（ ） A、速度 C C、弹力
B B、位移
D、加速度 D
项城二高
思考与讨论
• 为了研究机械振动。 • 建立理想模型法
•把复杂问题简单化，摒弃次要条件，抓住主要因素， 对实际问题进行理想化处理，构建理想化的物理模 型，这是一种重要的物理思想。在建立起理想化模 型的基础上，有时为了更加形象地描述所要研究的 物理现象、物理问题，还需要引入一些虚拟的内容， 籍此来形象、直观地表述物理情景。
0
-2
b d 1 2 3
4
f 5
三、弹簧振子的位移——时间图象
二、频闪照片法
项城二高
如图所示为弹簧振子的频闪照片，频闪仪 0.05秒闪一次，且向下匀速运动。
那么时间坐标刻度该怎么标出？
项城二高
三、弹簧振子的位移——时间图象
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
1、定义：物体 （或物体一部 分）在平衡位 置附近做的往 复运动，叫机 械振动，简称 振动
项城二高
2、机械振动的主要特征是：
（1）“空间运动”的往复性
（2）“时间”上的周期性。
3、产生振动有两个必要条件：
（1）每当物体离开平衡位置就会受到 回复力的作用。 （2）阻力足够小。
项城二高
第一节简谐振动
五、 简谐运动中的各个物理量变化规律
项城二高
思考与讨论
1、简谐运动属于哪一种运动（ ）
A、匀加速运动
B、匀减速运动 C、匀速运动
D D 、非匀变速运动
项城二高
思考与讨论
2、弹簧振子在振动，每次经过同一位置时， 一定相 同的物理量是（ ） A、速度 C C、弹力
B B、位移
D、加速度 D
项城二高
思考与讨论
• 为了研究机械振动。 • 建立理想模型法
•把复杂问题简单化，摒弃次要条件，抓住主要因素， 对实际问题进行理想化处理，构建理想化的物理模 型，这是一种重要的物理思想。在建立起理想化模 型的基础上，有时为了更加形象地描述所要研究的 物理现象、物理问题，还需要引入一些虚拟的内容， 籍此来形象、直观地表述物理情景。
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b d 1 2 3
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高中物理人教版(2019)选择性必修第一册 第二章机械振动第2节简谐运动的描述课件
w 2 2f
T
例.(多选)如图，弹簧振子在BC间做简谐运动，O为平衡位置，B、C间距离是10 cm，B→C运动 时间是1 s，则C(D )
A．振动周期是1 s，振幅是10 cm B．从B→O→C振子做了一次全振动 C．经过两次全振动，通过的路程是40 cm D．从B开始运动经过3 s，振子通过的路程是30 cm
例：如图，弹簧振子的平衡位置为O 点，在B、C两点之间做简 谐运动。B、C 相距20 cm。小球经过B 点时开始计时，经过 0.5 s 首次到达C 点。 （1）画出小球在第一个周期内的x-t 图像。 （2）求5 s 内小球通过的路程及5 s 末小球的位移。 分析：根据简谐运动的位移与时间的函数关系，可以画出简谐运动的 x-t 图像。要得到简谐运动 的位移与时间的函数关系，就需要首先确定计时的起点，进而确定初相位。根据振幅、周期及初相 位写出位移与时间的函数关系，画出图像。 我们也可以采用描点法来画出位移－时间图像。根据题意，可以确定计时起点的位移、通过平衡位 置及最大位移处的时刻，在x-t 图上描出这些特殊坐标点，根据正弦图像规律画出图像。 根据简谐运动的周期性，在一个周期内，小球的位移为0，通过的路程为振幅的4 倍。据此，可以 求出5 s 内小球通过的路程及5 s 末小球的位移。
A.3 s，6 cm
B.4 s，6 cm
C.4 s，9 cm
D.2 s，8 cm
解析：以相同的速度依次通过M、N两点画出示意图如图所示，质
点由M到O和由O到N运动时间相同，均为0.5 s，质点由N到最大
位置和由最大位置到N运动时间相同，均为0.5 s，可见周期为4 s，
振幅为路程的一半，即A=6 cm，故B正确。
一、振幅
用M点 和M ′点 表 示 水 平 弹 簧 振子在平衡位置O点右端及左 端最远位置。
人教版高中物理选择性必修第1册 第2章 1 简谐运动
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物理 选择性必修 第一册 配人教版
弹簧振子及其位移—时间图像
第二章 机械振动
如图所示，把一个有孔的小球装在弹簧的一端，弹簧的另一端固 定，小球穿在光滑杆上能够自由滑动，把小球拉向右方，然后放开．
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第二章 机械振动
对弹簧振子的理解
精练1 (多选)如图所示为一弹簧振子，O为平衡位置，设向右为正
方向，振子在B、C之间振动时
()
A．B→O，位移为负，速度为正
B．O→C，位移为正，速度为负
C．C→O，位移为负，速度为正
D．O→B，位移为负，速度为负
【答案】AD
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第二章 机械振动
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第二章 机械振动
①物理观念：能用公式和图像描述简谐运 动；掌握单摆的周期公式．了解产生共振的条件 及其应用．
②科学思维：知道单摆周期与摆长、重力加 速度的关系．
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第二章 机械振动
(2)振动的条件． ①每当物体离开平衡位置后，它就受到一个指向平衡位置的力，该 力产生使物体回到平衡位置的效果(这样的力称为回复力，在第3节中我 们将学到)． ②受到的阻力足够小：如果物体只受到指向平衡位置的力而阻力为 零，则物体做自由振动，当然这是一种理想模型．
高中人教版物理选修3-4课件：第十一章 1 简谐运动
B.振子通过平衡位置时,速度为零,加速度最大
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
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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
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简谐运动
探究一
探究二
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(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。
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-
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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
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简谐运动
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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
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(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一第2章第2节简谐运动的描述教学设计
人教版高中物理选择性必修1第2章第2节简谐运动的描述教学设计课题简谐运动的描述单元 2 学科物理年级高二教材分析教材以弹黄振子为例，提出问题:如何描述简谐运动位移变化的周期性?引出数学上的正弦函数，再给出描述简谐运动的物理量(振幅、周期和频率、相位)及简谐运动在任意时刻位移的表达式。
最后通过“做做”和“科学漫步”栏目将相关知识和生活实际联系起来。
教材根据正弦函数的性质和特点，运用数学推导，得出圆频率与周期之间的关系，这种利用逻辑思维的方法，有利于学生建立和理解两者之间的关系。
相位这个概念是本节教学的难点，教材并没有对相位这个概念提出很高的教学要求，而是通过数学表达式、演示实验，让学生在观察、思考中对两个振动的相位进行感受和比较，这有利于化解难点。
学习目标物理观念：知道描述简谐运动的振幅、周期、相位等物理量的含义科学思维：经历测量小球振动周期的实验过程，能分析数据、发现特点、形成结论。
科学探究：经历观察实验，理解振幅、周期和频率的概念,培养分析数据、发现特点和形成结论的能力，能用这些概念描述、解释简谐运动。
科学态度与责任：体会数学和物理之间的联系，更好的运用数学工具解决物理问题。
重点理解全振动、周期、振幅、相位、相位差等物理量的概念。
难点会利用数学工具描述简谐运动。
教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图导入新课思考与讨论1：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：尝试画出弹簧振子的位移时间图像，思考有哪些物理量可以描述弹簧振子的运动。
通过复习上节课的简谐运动的位移时间图像，结合思考讨论的问题，引出新课内容，同时让学生积极参与课堂。
讲授新课观察：两个振子的运动位移有何不同？一、描述简谐运动的物理量1、振幅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=E K+E P)的高低。
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地震是大地的剧烈振动
人教版高中物理选修3-4 11.1简谐运动(共42张PPT) 人教版高中物理选修3-4 11.1简谐运动(共42张PPT)
小朋友坐在木马上来回摇摆
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枝头上的小鸟飞离枝头时， 树枝会发生颤动
简谐运动记录方法的应用
上述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。
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绘制地震曲 线的装置
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把小球拉向右方，然后放开，它就左右运动起来。
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什么是简谐运动
知道弹簧振子的结构与特性 理解简谐运动的定义
弹簧振子
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。
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。 振子的运动是怎样一种运动呢？
如：弹簧振子的运动。 简谐运动是最简单、最基本的振动。
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简谐运动
简谐运动实例
音叉叉股上各点的 振动是简谐运动
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弹簧片上各点的振 动是简谐运动
摆锤上各点的振动 是简谐运动
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方法二 拟合法:
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，然后按照计算机提示用一个周期性函数拟合这条曲线， 看一看弹簧振子的位移——时间的关系可以用什么函数表示。
正弦曲线
简谐运动
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（x—t图象）是一条正弦曲线，这样的振动叫做简谐运动。
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机械振动
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）
物体在平衡位置（中心位置）两侧附近所做的往复运动，叫 机械振动。简称振动。
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钟摆的摆动
水中浮标的上下浮动
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担物行走时扁担下物体的颤动
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-10.1
时间t(s) 位移x(m) 20.0
17.7
10.3
00.0
0.1 -10.1 -17.8 -20.0
弹簧振子的位移随时间变化规律
描点作图法
余弦曲线
横坐标：振动时间t 纵坐标：振子相对于平衡位置的位移
弹簧振子的位移随时间变化规律
描图记录法
在弹簧振子的小球上安装一枝绘图笔，让一条纸带在与小球振动方向 垂直的方向上匀速运动，笔在纸带上画出的就是小球的振动图象。
简谐运动是最简单、最基本的振动。
下面我们就来一起研究简谐运 动的运动学物理量有怎样的变 化规律
人教版高中物理选修3-4 11.1简谐运动(共42张PPT)
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机械振动
这些运动的共同特点是什么？
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
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弹簧振子的位移随时间变化规律
位移随时间的变化规律 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。
弹簧振子的位移随时间变化规律
描点作图法 第一个1/2周期：
时间t(s) 位移x(m) -20.0 -17.8
第二个1/2周期：
弹簧振子的位移随时间变化规律
上图中画出的小球运动的x—t图象很像正弦曲线，是不是这样呢？
方法一 验证法:
假定是正弦曲线，可用刻度尺测量它的振幅和周期，写出对应的表达 式，然后在曲线中选小球的若干个位置，用刻度尺在图中测量它们的 横坐标和纵坐标，代入所写出的正弦函数表达式中进行检验，看一看 这条曲线是否真的是一条正弦曲线。
简谐运动
教学目标
认识弹簧振子
通过观察和分析，理解简谐运动的位移——时间图象是一条 正弦曲线 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
教学重点
简谐运动的概念 简谐运动过程中的位移、加速度和速度的变化规律 简谐运动的位移时间图像
教学难点
简谐运动过程中的位移、加速度和速度的变化规律 简谐运动的位移时间图像
树梢在微风中的摇摆
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荡秋千
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一切发声的物体都在振动
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机械振动
判断下列物体的运动是否是机械振动
小球在竖直面内的摆动 小球在两光滑斜面上的滚动
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小球在两弹簧作用下的 左右运动
小球在桌面上的反弹
小球在竖直弹簧作 用下的上下运动
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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。