高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第一冊(cè)1 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)一等獎(jiǎng)?wù)n件ppt

這是一份高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第一冊(cè)1 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)一等獎(jiǎng)?wù)n件ppt，共28頁(yè)。PPT課件主要包含了思考探究，深入理解，典型例題，課堂總結(jié)，CONTENTS，導(dǎo)入與思考，直線運(yùn)動(dòng)，曲線運(yùn)動(dòng)，勻速直線運(yùn)動(dòng)，變速直線運(yùn)動(dòng)等內(nèi)容，歡迎下載使用。
正確理解簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)x-t圖象的物理含義。
了解什么是機(jī)械振動(dòng)、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。
知道簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象是?條正弦或余弦曲線。
生活中一些相對(duì)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)：
1.圍繞著“中心”位置
定義：物體或物體的一部分在某一個(gè)（中心）位置附近的往復(fù)運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為機(jī)械振動(dòng)，簡(jiǎn)稱(chēng)振動(dòng)。
1.定義:小球和彈簧所組成的系統(tǒng)稱(chēng)作彈簧振子，有時(shí)也把這樣的小球稱(chēng)做彈簧振子或簡(jiǎn)稱(chēng)振子。
（1）忽略摩擦力等各種阻力；（2）小球看成質(zhì)點(diǎn)； （3）忽略彈簧質(zhì)量; （4）彈簧始終在彈性限度內(nèi)。
例1.（多選）下列運(yùn)動(dòng)屬于機(jī)械振動(dòng)的是（　?。〢．說(shuō)話時(shí)聲帶的運(yùn)動(dòng)B．彈簧振子在豎直方向的上下運(yùn)動(dòng)C．體育課上同學(xué)進(jìn)行25米折返跑D．豎立于水面上的圓柱形玻璃瓶的上下運(yùn)動(dòng)
【答案】ABD【詳解】ABD．物體在平衡位置兩側(cè)所做的往復(fù)運(yùn)動(dòng)叫機(jī)械振動(dòng)，ABD正確；C．體育課上同學(xué)進(jìn)行25米折返跑沒(méi)有平衡位置，不是機(jī)械振動(dòng)，C錯(cuò)誤。故選ABD。
1?。ǘ噙x）關(guān)于機(jī)械振動(dòng)的位移和平衡位置，以下說(shuō)法中正確的是（　　）A．做機(jī)械振動(dòng)的物體必有一個(gè)平衡位置B．機(jī)械振動(dòng)的位移總是以平衡位置為起點(diǎn)的位移C．機(jī)械振動(dòng)的物體運(yùn)動(dòng)的路程越大，發(fā)生的位移也越大D．機(jī)械振動(dòng)的位移是指振動(dòng)物體偏離平衡位置最遠(yuǎn)時(shí)的位移
【答案】AB【詳解】A．物體在平衡位置附近的往復(fù)運(yùn)動(dòng)叫機(jī)械振動(dòng)，故A正確；BCD．機(jī)械振動(dòng)的位移是以平衡位置為起點(diǎn)指向振動(dòng)物體所在位置的有向線段，位移隨時(shí)間而變，振動(dòng)物體偏離平衡位置最遠(yuǎn)時(shí)，振動(dòng)物體的位移最大，故B正確，CD錯(cuò)誤。故選AB。
不一定。如圖所示，豎直彈簧振子用手把鋼球向上托起一段距離，然后釋放，鋼球便上下振動(dòng)，其振動(dòng)的平衡位置不在彈簧的原長(zhǎng)位置，而是在彈力與重力的合力為零的位置。水平彈簧振子的平衡位置在彈簧的原長(zhǎng)位置。
要想更好的描述彈簧振子運(yùn)動(dòng)的情況，首先就要知道它的位置隨時(shí)間變化的關(guān)系。
(1)振子在某時(shí)刻的位移：從平衡位置指向振子在該時(shí)刻位置的有向線段；若規(guī)定振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)在平衡位置右側(cè)時(shí)位移為正，則它在平衡位置左側(cè)時(shí)位移為負(fù)。
(2)振子在某段時(shí)間內(nèi)的位移：由初位置指向末位置的有向線段。
例如：振子在MM′之間振動(dòng)，O為平衡位置，振子的在某時(shí)刻的位移x情況：
x的大小增大，方向始終向右。
x的大小減小，方向始終向右。
x的大小增大，方向始終向左。
x的大小減小，方向始終向左。
振子在某時(shí)刻的位移方向總是背離平衡位置．如圖所示，振子在AA′之間振動(dòng)，O為平衡位置，t1時(shí)刻振子在M點(diǎn)的位移為xM，t2時(shí)刻振子在N點(diǎn)的位移為xN。而振子在Δt＝t2－t1時(shí)間內(nèi)的位移為xMN，方向如右圖所示．
振子在某時(shí)刻的位移與在某段時(shí)間內(nèi)的位移的區(qū)別
通常說(shuō)的振子的位移是指某時(shí)刻的位移，即振子相對(duì)平衡位置的位移.因此在研究振動(dòng)時(shí)，字母x具有雙重含義：它既表示小球的位置(坐標(biāo))，又表示振子在某時(shí)刻的位移。
2．彈簧振子的位移—時(shí)間圖象(x－t圖象)
用橫坐標(biāo)表示物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t，縱坐標(biāo)表示振動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中相對(duì)平衡位置（原點(diǎn)O）的位移x（規(guī)定在O點(diǎn)右邊為正，左邊為負(fù)），建立坐標(biāo)系，如圖：
反映了振子的位移隨時(shí)間的變化規(guī)律。小球的位置坐標(biāo)反映了小球相對(duì)于平衡位置的位移。（不是小球的運(yùn)動(dòng)軌跡！振子的運(yùn)動(dòng)軌跡是一條直線。）
例2.如圖甲所示，彈簧振子中小球運(yùn)動(dòng)的最左端M（最右端N）與平衡位置O間的距離為L(zhǎng)，規(guī)定向右為正方向，其振動(dòng)圖像如圖乙所示，下列說(shuō)法正確的是（　?。〢．圖乙中x0應(yīng)為L(zhǎng)B． 時(shí)間內(nèi)小球由M向O運(yùn)動(dòng)C． 時(shí)間內(nèi)小球由M向O運(yùn)動(dòng)D． 時(shí)間內(nèi)與時(shí)間 內(nèi)小球運(yùn)動(dòng)方向相同
【答案】AD【詳解】A．結(jié)合甲乙兩圖可知，?時(shí)刻振子的位移為正值且最大，振子位于N點(diǎn)，x0的大小等于L，故A正確；B． 時(shí)間內(nèi)，小球位移為正值，且逐漸增大，振子由O向N運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤；C． 時(shí)間內(nèi)，小球位移為正值，且逐漸減小，振子由N向O運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)誤；D．由圖乙知， 時(shí)間內(nèi)與 時(shí)間內(nèi)，小球均向正方向運(yùn)動(dòng)，故D正確。故選AD。
2　如圖所示是用頻閃照相的方法獲得的彈簧振子的位移—時(shí)間圖像，下列有關(guān)該圖像的說(shuō)法正確的是（　　）A．該圖像的坐標(biāo)原點(diǎn)是隨意選取的B．從圖像中可以看出小球在振動(dòng)過(guò)程中是沿t軸方向移動(dòng)的C．為了顯示小球在不同時(shí)刻偏離平衡位置的位移，讓底片沿垂直x軸的方向勻速運(yùn)動(dòng)D．圖像中小球的疏密顯示出相同時(shí)間內(nèi)小球位置變化快慢不同
【答案】CD【詳解】A．從圖像中能看出坐標(biāo)原點(diǎn)在平衡位置，不是隨意選取的，故A錯(cuò)誤；B．橫軸是由底片勻速運(yùn)動(dòng)得到的時(shí)間軸，小球只在x軸上振動(dòng)，故B錯(cuò)誤；C．類(lèi)似于沙擺實(shí)驗(yàn)，為了顯示小球在不同時(shí)刻偏離平衡位置的位移，讓底片沿垂直x軸的方向勻速運(yùn)動(dòng)，故C正確；D．圖像中相鄰小球之間時(shí)間相同，密處位置變化慢，故D正確。故選CD。
用數(shù)碼照相機(jī)和計(jì)算機(jī)也能繪制類(lèi)似的彈簧振子的x -t 振圖像。
這些圖中畫(huà)出的小球運(yùn)動(dòng)的x—t圖象很像正弦曲線，是不是這樣呢？如何驗(yàn)證？
假定圖像為正弦曲線，測(cè)量它的振幅與周期，寫(xiě)出正弦函數(shù)表達(dá)式。
表達(dá)式計(jì)時(shí)開(kāi)始位移為0，隨后位移增加并為正；將每一個(gè)點(diǎn)的位移時(shí)間（測(cè)量值）數(shù)值代入表達(dá)式中，比較測(cè)量值與函數(shù)值是否相等，若可視相等，則為正弦曲線。
如圖，測(cè)量小球在各個(gè)位置的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)。把測(cè)量值輸入計(jì)算機(jī)中，作出這條曲線，看一看小球的位移—時(shí)間關(guān)系是否可以用正弦函數(shù)表示？
結(jié)論：彈簧振子的振動(dòng)圖像是一條正弦曲線。
1．定義：如果質(zhì)點(diǎn)的位移與時(shí)間的關(guān)系遵從 正弦 函數(shù)的規(guī)律，即它的振動(dòng)圖象(x－t圖象)是一條 正弦 曲線，這樣的振動(dòng)叫做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。
4．性質(zhì)：簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是一種周期性的變加速運(yùn)動(dòng)。
2．特點(diǎn)：簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是最簡(jiǎn)單、最基本的振動(dòng)，其振動(dòng)過(guò)程關(guān)于 平衡位置 對(duì)稱(chēng)，是一種周期性的 往復(fù) 運(yùn)動(dòng)。
3．典例：（1）彈簧振子 （2）音叉
5．能量：總的機(jī)械能保持守恒。
1、橫坐標(biāo)—時(shí)間（周期）
2、縱坐標(biāo)—位移和路程
3、斜率—速度的大小和方向
5、最大位移處—位移最大，合力最大，加速度最大，速度為0
4、平衡位置—位移為0，合力為0，加速度為0，速度最大
圖象意義:表示一個(gè)振子不同時(shí)刻所在的位置或者一個(gè)振子位移隨時(shí)間的變化規(guī)律。
位移：方向始終背離平衡位置，每經(jīng)過(guò)平衡位置位移方向發(fā)生改變；遠(yuǎn)離平衡位置時(shí)位移增大，靠近平衡位置時(shí)位移減小。
速度：每經(jīng)過(guò)最大距離處速度方向發(fā)生改變，遠(yuǎn)離平衡位置（位移增大）時(shí)速度方向和位移方向相同，靠近平衡位置（位移減小）時(shí)速度方向和位移方向相反。
(1)任意時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)位移的大小和方向。如圖甲所示，質(zhì)點(diǎn)在t1、t2時(shí)刻的位移分別為x1和-x2。
(2)任意時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向:看下一時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的位置,如圖乙中a點(diǎn),下一時(shí)刻離平衡位置更遠(yuǎn),故a點(diǎn)此刻向上振動(dòng)。圖乙中b點(diǎn),下一時(shí)刻離平衡位置更近,故b此刻向上振動(dòng)。
如圖所示，物體在A與B間運(yùn)動(dòng)，O點(diǎn)為平衡位置，C和D兩點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱(chēng)，則有：
(1)時(shí)間的對(duì)稱(chēng)：tOB＝tBO＝tOA＝tAO，tOD＝tDO＝tOC＝tCO，tDB＝tBD＝tAC＝tCA
(2)速度的對(duì)稱(chēng):①物體連續(xù)兩次經(jīng)過(guò)同一點(diǎn)（如D點(diǎn)）的速度大小相等，方向相反;②物體經(jīng)過(guò)關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱(chēng)的兩點(diǎn)（如C與D兩點(diǎn)）的速度大小相等，方向可能相同，也可能相反.
（3）位移和加速度的對(duì)稱(chēng)：①物體經(jīng)過(guò)同一點(diǎn)(如C點(diǎn))時(shí)，位移和加速度均相同；②物體經(jīng)過(guò)關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱(chēng)的兩點(diǎn)(如C點(diǎn)與D點(diǎn))時(shí)，位移與加速度均大小相等，方向相反。
（4）動(dòng)能、勢(shì)能、機(jī)械能的對(duì)稱(chēng)：①物體連續(xù)兩次經(jīng)過(guò)同一點(diǎn)(如D點(diǎn))時(shí)的動(dòng)能、勢(shì)能、機(jī)械能均相等；②物體經(jīng)過(guò)關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱(chēng)的兩點(diǎn)(如C點(diǎn)與D點(diǎn))時(shí)的動(dòng)能、勢(shì)能、機(jī)械能均相等。
例3.（多選）關(guān)于簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像，下列說(shuō)法中正確的是（　?。〢．表示質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的軌跡是正弦或余弦曲線B．由圖像可判斷任一時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)相對(duì)平衡位置的位移方向C．表示質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)間變化的規(guī)律D．由圖像可判斷任一時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的速度方向
【答案】BCD【詳解】AC．簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像是描述振動(dòng)位移隨時(shí)間變化的規(guī)律，而不是軌跡，A項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確；B．根據(jù)圖像可判斷當(dāng)x>0時(shí)，位移為正，當(dāng)x＜0時(shí)，位移為負(fù)，B項(xiàng)正確；D．當(dāng)曲線向上傾斜，即斜率大于零時(shí)，速度為正，當(dāng)曲線向下傾斜，即斜率小于零時(shí)，速度為負(fù)，因而D項(xiàng)正確。故選BCD。
3　一質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，則下列說(shuō)法中正確的是（　?。〢．若位移為負(fù)值，則速度一定為正值，加速度也一定為正值B．質(zhì)點(diǎn)通過(guò)平衡位置時(shí)，速度為零，加速度最大C．質(zhì)點(diǎn)每次通過(guò)平衡位置時(shí)，加速度不一定相同，速度也一定相同D．質(zhì)點(diǎn)每次通過(guò)同一位置時(shí)，其速度不一定相同，但加速度一定相同
【答案】D【詳解】】A．若位移為負(fù)值，由 ，可知，加速度一定為正值，速度方向由兩種可能，不一定為正值，故A錯(cuò)誤；B．質(zhì)點(diǎn)通過(guò)平衡位置時(shí)，速度最大而加速度為零，故B錯(cuò)誤；C．D．質(zhì)點(diǎn)通過(guò)同一位置，加速度相同，位移相同，速度方向可能不同，故C錯(cuò)誤，D正確。
1.關(guān)于彈簧振子的運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的是（　?。〢．勻速直線運(yùn)動(dòng) B．勻減速直線運(yùn)動(dòng)C．勻加速直線運(yùn)動(dòng) D．變速直線運(yùn)動(dòng)
【答案】D【詳解】ABC．簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)物體的速度隨時(shí)間作周期性變化，平衡位置速度最大，最大位移處速度為零，故ABC錯(cuò)誤；D．簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和加速度隨時(shí)間作周期性變化，是變加速運(yùn)動(dòng)，故D正確。故選D。
2.(多選)如圖所示，彈簧下端懸掛一鋼球，上端固定，它們組成一個(gè)振動(dòng)的系統(tǒng)．用手把鋼球向上托起一段距離，然后釋放，鋼球便上下振動(dòng)起來(lái)，若以豎直向下為正方向，下列說(shuō)法正確的是(　　)A．鋼球的最低處為平衡位置B．鋼球原來(lái)靜止時(shí)的位置為平衡位置C．鋼球振動(dòng)到距原靜止位置下方3 cm處時(shí)位移為3 cmD．鋼球振動(dòng)到距原靜止位置上方2 cm處時(shí)位移為2 cm
【答案】BC【詳解】AB．鋼球在豎直方向做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，平衡位置為重力和彈簧彈力相等的位置，即鋼球原來(lái)靜止的位置為平衡位置，故A錯(cuò)誤，B正確；CD．振子的位移為相對(duì)平衡位置的位移，且以豎直向下為正方向，鋼球振動(dòng)到距原靜止位置下方3cm時(shí)的位移為3cm；鋼球振動(dòng)到原靜止位置上方2cm處時(shí)的位移為-2cm，故C正確，D錯(cuò)誤。故選BC。
3.彈簧振子以O(shè)點(diǎn)為平衡位置，在水平方向上的A、B兩點(diǎn)間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，以下說(shuō)法正確的是（　?。〢．振子在A、B兩點(diǎn)時(shí)的速度為零位移不為零B．振子在通過(guò)O點(diǎn)時(shí)速度的方向?qū)l(fā)生改變C．振子所受的彈力方向總跟速度方向相反D．振子離開(kāi)O點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)總是減速運(yùn)動(dòng)，靠近O點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)總是加速運(yùn)動(dòng)
【答案】AD【詳解】A．振子在A、B兩點(diǎn)時(shí)的速度為零，但位移為最大，A正確；B．振子經(jīng)過(guò)O點(diǎn)時(shí)速度方向不變，B錯(cuò)誤；C．彈力的方向有時(shí)也與速度方向相同，C錯(cuò)誤。D．振子離開(kāi)O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，加速度方向與速度方向相反，是減速運(yùn)動(dòng)；靠近O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，加速度方向與速度方向相同，是加速運(yùn)動(dòng)，D正確。故選AD。
4.如圖甲所示，水平的光滑桿上有一彈簧振子，振子以O(shè)點(diǎn)為平衡位置，在a、b兩點(diǎn)之間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其振動(dòng)圖像如圖乙所示，由振動(dòng)圖像可以得知（　?。〢．在t=t1時(shí)刻，振子的速度最大 B．振子的振動(dòng)周期等于t=t1C．在t=0時(shí)刻，振子所受的回復(fù)力最大 D．振子在t2時(shí)刻動(dòng)能最大
【答案】A【詳解】A．在t=t1時(shí)刻，振子處于平衡位置，速度最大，故A正確；B．由圖乙可知振子的振動(dòng)周期等于2t1，故B錯(cuò)誤；C．在t=0時(shí)刻，振子處于平衡位置，所受的回復(fù)力為零，故C錯(cuò)誤；D．在t1時(shí)刻處于最大位移處，速度為零，動(dòng)能為零，故D錯(cuò)誤。故選A。
1、機(jī)械振動(dòng)：物體在平衡位置（中心位置）兩側(cè)附近所做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。通常簡(jiǎn)稱(chēng)為振動(dòng)。 平衡位置：振子原來(lái)靜止時(shí)的位置2、彈簧振子理性化模型：不計(jì)阻力、彈簧的質(zhì)量與小球相比可以忽略。3、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)：質(zhì)點(diǎn)的位移與時(shí)間的關(guān)系遵從正弦函數(shù)的規(guī)律，即它的振動(dòng)圖象（x—t圖象）是一條正弦曲線 。