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1、柘城县高级中学 人教版 物理选修 3-4 第 11 章 机械振动 学案 2012-02-10第 1 页 （ 共7 页 ） 111 简谐运动简谐运动 学案学案教学目标教学目标 （1）了解什么是机械振动、简谐运动 （2）正确理解简谐运动图象的物理含义，知道简谐运动的图象是一条正弦或余弦曲线。 教学重点教学重点：使学生掌握简谐运动的回复力特征及相关物理量的变化规律 教学难点：教学难点：偏离平衡位置的位移与位移的概念容易混淆；在一次全振动中速度的变化 课前预习课前预习 1机械振动： 2简谐运动 简谐运动是一种最简单、最基本的振动，我们以弹簧振子为例学习简谐运动。 （1）弹簧振子特点： a b c （2
2、）简谐运动的位移图象振动图象 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） 巩固练习：巩固练习： 1.如图所示，一弹性小球被水平抛出，在两个互相竖直平行的平面间运动，小球落 在地面之前的运动( ) A是机械振动，但不是简谐运动 B是简谐运动，但不是机械振动 C是简谐运动，同时也是机械振动 D不是简谐运动，也不是机械振动 2一个质点做简谐运动，当它每次经过同一位置时，一定相同的物理量是( ) A速度 B加速度 C速率 D动量 3关于简谐运动的位移、加速度和速度的关系，下列说法中正确的是( ) A位移减少时，加速度减少，速度也减少 B位移方向总是
3、跟加速度方向相反，跟速度方向相同 C物体的运动方向指向平衡位置时，速度方向跟位移方向相反；背离平衡位置时，速度方向 跟位移方向相同 D物体向负方向运动时，加速度方向跟速度方向相同；向正方向运动时，加速度方向跟速度 方向相反 4弹簧振子以 O 点为平衡位置，在水平方向上的 A、B 两点间做简谐运动，以下说法正确的是( ) A振子在 A、B 两点时的速度和位移均为零 B振子在通过 O 点时速度的方向将发生改变 C振子所受的弹力方向总跟速度方向相反 D振子离开 O 点的运动总是减速运动，靠近 O 点的运动总是加速运动 5如图所示是用频闪照相的方法获得的弹簧振子的位移时间图象，下列有关该图象的说法不正
4、 确的是( ) A该图象的坐标原点是建立在弹簧振子小球的平衡位置 B从图象可以看出小球在振动过程中是沿 x 轴方向移动的C为了显示小球在不同时刻偏离平衡位置的位移，让底片沿垂直 x 轴方向匀速运动 D图象中小球的疏密显示出相同时间内小球位置变化快慢不同 6.如图所示，一个弹簧振子在 A、B 间做简谐运动，O 是平衡位置。以某时刻作为计时零点(t0)，经过 周期，振子具有正方向的最大加速度，那么下面四个振动图线中正确反映了振子的振动情况14 的图线是( )7一质点做简谐运动，其振动图象如图所示，在 0.2 s0.3 s 这段时间 内质点的运动情况是( ) A沿 x 负方向运动，速度不断增大 B沿
5、 x 负方向运动，位移不断增大 C沿 x 正方向运动，速度不断增大 D沿 x 正方向运动，位移不断减小 8如图所示为一个质点做简谐运动的图线，在 t1、t2时刻这个质 点的( ) A加速度相同 B位移相同 C速度相同 D机械能相同 9一水平弹簧振子做简谐运动，则下列说法中正确的是( ) A若位移为负值，则速度一定为正值，加速度也一定为正值 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10如图所示是质点做简谐运动的图象，由此可知( )At0 时，质点位移、速度均为零 Bt1 s 时，
6、质点位移最大，速度为零，加速度最大 Ct2 s 时，质点的位移为零，速度负向最大，加速度为零 Dt4 s 时，质点停止运动11如图所示表示某质点简谐运动的图象，以下说法正确的是( ) At1、t2时刻的速度相同 B从 t1到 t2这段时间内，速度与加速度同向 C从 t2到 t3这段时间内，速度变大，加速度变小 Dt1、t3时刻的加速度相同柘城县高级中学 人教版 物理选修 3-4 第 11 章 机械振动 学案 2012-02-10第 2 页 （ 共7 页 ） 12.如图所示是某质点做简谐运动的振动图象。根据图象中的信息， 回答下列问题。 (1)质点离开平衡位置的最大距离是多少？ (2)在 10
7、s 和 30 s 这两个时刻，质点的位置各在哪里？ (3)在 15 s 和 25 s 这两个时刻，质点向哪个方向运动？14如图所示，简谐运动的图象上有 a、b、c、d、e、f 六个点， 其中： (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？ (3)b 点离开平衡位置的最大距离多大？11.211.2、简谐运动的描述、简谐运动的描述学习目标： 1知道简谐运动的振幅、周期和频率的含义。 2理解周期和频率的关系。 3知道振动物体的固有周期和固有频率，并正确理解与振幅无关。 重点难点：振幅、周期和频率的物理意义；理解振动物体的固有周期和固有频率与振幅无关。 课前预习： 1、振
8、幅 A：振动物体离开平衡位置的最大距离。 2、振动的周期和频率 （1） 、振动的周期 T：做简谐运动的物体 的时间。 振动的频率 f： 完成全振动的次数。 （2） 、周期的单位为 、频率的单位为 （Hz） 。 (3)、周期和频率都是表示振动快慢的物理量。两者的关系为：T=1/f 或 f=1/T 3、简谐运动的周期或频率与振幅无关 巩固练习: 1关于简谐运动的频率，下列说法正确的是( ) A频率越高，振动质点运动的速度越大 B频率越高，单位时间内速度的方向变化的次数越多 C频率是 50 Hz 时，1 s 内振动物体速度方向改变 100 次 D弹簧振子的固有频率与物体通过平衡位置时的速度大小有关
9、2有一个在光滑水平面内的弹簧振子，第一次用力把弹簧压缩 x 后释放让它振动，第二次把弹簧 压缩 2x 后释放让它振动，则先后两次振动的周期之比和振幅之比分别为( ) A1 1 1 1 B1 1 1 2 C1 4 1 4 D1 2 1 23如图所示，一个做简谐运动的质点，先后以同样的速度通过相距 10 cm 的 A、B 两点，历时 0.5 s。过 B 点后再经过 t0.5 s 质点以大小相等、方向相反的速度再次通过 B 点，则质点振动的周期是 ( ) A0.5 s B1.0 s C2.0 s D4.0 s 4如图所示，在光滑水平面上振动的弹簧振子的平衡位置为 O，把振子拉 到 A 点，OA1 c
10、m，然后释放振子，经过 0.2 s 振子第 1 次到达 O 点，如 果把振子拉到 A点，OA2 cm，则释放振子后，振子第 1 次到达 O 点 所需的时间为( ) A0.2 s B0.4 s C0.1 s D0.3 s 5一个弹簧振子做简谐运动，振幅为 A，若在 t 时间内振子通过的 路程为 x，则下列关系中不一定正确的是(包括肯定错误的)( )A若 t2T，则 x8A B若 t ，则 x2AT2C若 t ，则 x2A D若 t ，则 xAT2T46一简谐振子沿 x 轴振动，平衡位置在坐标原点。t0 时刻振子的位移 x0.1 m；t s 时刻43 x0.1 m；t4 s 时刻 x0.1 m。该
11、振子的振幅和周期可能为( )A0.1 m， s B0.1 m,8 s C0.2 m， s D0.2 m,8 s8383 7一弹簧振子做简谐运动，周期为 T，下列有关说法正确的是( ) A若 t 时刻和(tt)时刻振子运动位移的大小相等，方向相同，则 t 一定等于 T 的整数倍B若 t 时刻和(tt)时刻振子运动速度的大小相等，方向相反，则 t 一定等于 的整数倍T2 C若 tT，则在 t 时刻和(tt)时刻振子运动的加速度一定相等D若 t ，则 t 时刻和(tt)时刻弹簧的长度一定相等T28某质点做简谐运动，其位移随时间变化的关系式为 xAsin t，则质点( )4 A第 1 s 末与第 3
12、s 末的位移相同 B第 1 s 末与第 3 s 末的速度相同 C第 3 s 末至第 5 s 末的位移方向都相同 D第 3 s 末至第 5 s 末的速度方向都相同 9如果表中给出的是做简谐运动的物体的位移 x 或速度 v 与时间 t 的对应关系，T 是振动周期，则 下列选项中正确的是( ) A.若甲表示位移 x，则丙表示相应的速度 v B若丁表示位移 x，则甲表示相应的速度 v C若丙表示位移 x，则甲表示相应的速度 v D若乙表示位移 x，则丙表示相应的速度 v 11如图所示，A、B 为两弹簧振子的振动图象，求它们的相位差。柘城县高级中学 人教版 物理选修 3-4 第 11 章 机械振动 学案
13、 2012-02-10第 3 页 （ 共7 页 ） 12一物体沿 x 轴做简谐运动，振幅为 8 cm，频率为 0.5 Hz，在 t0 时，位移是 4 cm，且向 x 轴 负方向运动，试写出用正弦函数表示的振动方程。13一质点在平衡位置 O 附近做简谐运动，从它经过平衡位置起开始计时，经 0.13 s 质点第一次通 过 M 点，再经 0.1 s 第二次通过 M 点，则质点振动周期的可能值为多大？14A、B 两个完全一样的弹簧振子，把 A 振子移到 A 的平衡位置右边 10cm，把 B 振子移到 B 的平 衡位置右边 5cm，然后同时放手，那么： A.A、B 运动的方向总是相同的 B.A、B 运动
14、的方向总是相反的. C.A、B 运动的方向有时相同、有时相反. D.无法判断 A、B 运动的方向的关系.11.3 简谐运动的回复力和能量学习目标： 1、掌握简谐运动的定义； 2、了解简谐运动的运动特征；掌握简谐运动的动力学公式； 3、了解简谐运动的位移、速度、加速度、能量变化规律。 教学难点 1重点是简谐运动的定义； 2难点是简谐运动的动力学分析和能量分析。 课前预习 一、简谐运动的回复力 1回复力 (1)命名：回复力是根据力的_效果_ (选填“性质”或“效果”)命名的 (2)效果：把物体拉回到_平衡位置_(3)方向：总是与位移 x 的方向相反，即总是指向_平衡位置_ (4)表达式：F_kx_.即回复力与物体的位移大小成_正比_， “”表明回复力与位移 方向始终_相反_，k 是一个常数，由简谐运动系统决定2简谐运动 如果质点所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成_正比_，并且总是指向_平衡位置_， 质点的运动就是简谐运动 二、简谐运动的能量 1简谐运动的能量：指振动系统的_机械能_，振动的过程就是_动_能和_势_能互相转 化的过程 (1)在最大位移处，_势_能最大，_动_能为零； (2)在平衡位置处，_动_能最大，_势_能最小 2决定能量大小的因素 振动系统的机械能跟_振幅_有关，_振幅_越大，机械能
