高中物理第十一章机械振动第2节简谐运动的描述课件新人教版选修.ppt

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1、2简谐运动的描述读一读辨一辨一、简谐运动的描述阅读教材第5、6页,掌握描述简谐运动的相关物理量。1.什么是振幅?答案：振幅是振动物体离开平衡位置的最大距离。振幅的两倍表示的是振动的物体运动范围的大小。2.如何理解全振动的概念?答案：振子以相同的速度相继通过同一位置所经历的过程称为一次全振动。这一过程是一个完整的振动过程,振动质点在这一振动过程中通过的路程等于4倍的振幅。读一读辨一辨3.什么是周期和频率?答案：做简谐运动的物体完成一次全振动的时间,叫作振动的周期,单位时间内完成全振动的次数,叫作振动的频率。在国际单位制中,周期的单位是秒,频率的单位是赫兹。用T表示周期,用f表示频率,则周期和

2、频率的关系是f=。4.什么是相位?答案：在物理学中,我们用不同的相位来描述周期性运动在各个时刻所处的不同状态。读一读辨一辨二、简谐运动的表达式阅读教材第6页,学习简谐运动的表达式。1.正弦函数图象的表达式是什么?答案：根据数学知识可知,xOy坐标系中正弦函数图象的表达式为y=Asin(ωx+φ)。2.简谐运动中的位移(x)与时间(t)关系的表达式是什么?式中各物理量的意义分别是什么?答案：x=Asin(ωt+φ),其中x表示质点在t时刻相对于平衡位置的位移。A代表简谐运动的振幅,ω叫作简谐运动的“圆频率”,ωt+φ代表相位(φ是t=0时的相位,称作初相)。读一读辨一辨1.思考辨析。(1)周

3、期与频率仅仅是简谐运动特有的概念。()解析：描述任何周期性过程都可以用这两个概念。答案：×(2)弹簧振子的运动范围与它的振幅是相同的。()解析：弹簧振子的运动范围是振幅的两倍。答案：×(3)如果两个振动存在相位差,则说明它们的振动步调是不一致的。()答案：√读一读辨一辨2.探究讨论。(1)同一面鼓,用较大的力敲鼓面和用较小的力敲鼓面,鼓面的振动有什么不同?听上去感觉有什么不同?根据这个问题思考振幅的物理意义是什么?答案：用较大的力敲,鼓面的振动幅度较大,听上去声音大;反之,用较小的力敲,鼓面的振动幅度较小,听上去声音小。振幅是描述振动强弱的物理量,振幅的大小对应着物体振动的强弱。(2)弹簧

4、振子的振动周期可能由哪些因素决定?假如我们能看清楚振子的整个运动过程,那么从什么位置开始计时才能更准确地测量振动的周期?为什么?答案：影响弹簧振子周期的因素可能有振子的质量、弹簧的劲度系数等;从振子经过平衡位置时开始计时能更准确地测量振动周期,因为振子经过平衡位置时速度最大,这样计时的误差最小。读一读辨一辨(3)甲和乙两个简谐运动的频率相同,相位差为,这意味着什么?问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三描述简谐运动的物理量及其关系的理解将弹簧上端固定,下端悬吊钢球,旁边立一刻度尺,把钢球从平衡位置向下拉一段距离A,放手让其运动。仔细观察钢球的运动:(1)钢球的位移怎么变化?(2)钢球偏

5、离平衡位置的最大距离改变吗?要点提示：(1)钢球相对于平衡位置的位移随时间时大时小,呈周期性变化。(2)不变。问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三1.对全振动的理解(1)振动过程:如图所示,从O点开始,一次全振动的完整过程为O→A→O→A'→O;从A点开始,一次全振动的完整过程为A→O→A'→O→A。(2)物理量特征:位移(x)、加速度(a)、速度(v)三者第一次同时与初始状态相同。(3)时间特征:历时一个周期。(4)路程特征:振幅的4倍。问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三2.简谐运动中振幅和几个物理量的关系(1)振幅与位移的关系①在同一简谐运动中振幅是不变的,而位移却时刻变

6、化。②振幅是标量,位移是矢量,其方向是由平衡位置指向振子所在位置。③振幅在数值上等于位移的最大值。(2)振幅与路程的关系①振动物体在一个周期内的路程一定为四个振幅,在半个周期内的路程一定为两个振幅。问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三3.振幅与周期的关系在简谐运动中,一个确定的振动系统的周期(或频率)是固定的,与振幅无关,振幅越大,振动过程中的最大速度越大,但周期为定值。振幅大,振动物体的位移不一定大,但其最大位移一定大。问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三【例题1】一个做简谐运动的质点,它的振幅是4cm,频率是2.5Hz,该质点从平衡位置开始经过2.5s后,位移的大小和经过的

7、路程为()A.4cm10cmB.4cm100cmC.024cmD.0100cm答案：B问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三归纳总结简谐运动的对称性和周期性解答这类题目的关键是理解简谐运动的对称性和周期性。在振子运动的一个周期内,振子往复通过同一点时,速度大小相等、方向相反;通过关于平衡位置对称的两点时,速度大小相等、方向相同或相反;往复通过同一段距离或通过关于平衡位置对称的两段距离时所用时间相等。问题导引名师精讲典