高二物理简谐运动的描述1

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1、11.2简谐运动的描述学案〖学习目标〗1.理解振幅、周期和频率的概念,知道全振动的含义。2.了解初相和相位差的概念,理解相位的物理意义。3.了解简谐运动位移方程中各量的物理意义,能依据振动方程描绘振动图象。4.理解简谐运动图象的物理意义,会根据振动图象判断振幅、周期和频率等概念。〖学习重点难点〗重点:简谐运动的振幅、周期和频率等概念的理解。难点:全振动概念的理解;振幅和位移的联系和区别;相位的物理意义。〖知识梳理〗1.振幅是振动物体离开平衡位置的__________,振幅的两倍表示的是振动的物体_________的大小.振幅是________

2、__(标、矢)量.2.振子以相同的速度(大小和方向)相继通过同一位置所经历的过程称为一次__________.振动质点在一个全振动过程中通过的路程等于_______个振幅.3.周期和频率:做简谐运动的物体,完成___________的时间,叫做振动的周期;单位时间内完成__________叫做振动的频率。在国际单位制中,周期的单位是__________,频率的单位是__________。用T表示周期,用f表示频率,则周期和频率的关系是__________.4.简谐运动的一般表达式为__________,式中_____代表简谐运动的振幅,___

3、__叫做简谐运动的“圆频率”,__________代表相位.答案:1.最大距离运动范围标2.全振动43.一次全振动全振动的次数秒赫兹4.x=Asin(ωt+)Aωt+〖典例精讲〗一、描述简谐运动的基本物理量【例1】弹簧振子从距离平衡位置5cm处由静止释放,4s内完成5次全振动,则这个弹簧振子的振幅为_____________cm,振动周期为_____________s,频率为_____________Hz,4s末振子的位移大小为_____________cm,4s内振子运动的路程为_____________cm,若其他条件都不变,只是使振子改

4、为在距平衡位置2.5cm处由静止释放,该振子的周期为_______s.解析:根据题意,振子从距平衡位置5cm处由静止开始释放,说明弹簧振子在振动过程中离开平衡位置的最大距离是5cm,即振幅为5cm,由题设条件可知,振子在4s内完成5次全振动,则完成一次全振动的时间为0.8s,即T=0.8s,又因为f=,可得频率为1.25Hz.4s内完成5次全振动,也就是说振子又回原来的初始点,因而振子的位移大小为5cm,振子一次全振动的路程为20cm,所以5次全振动的路程为100cm,由于弹簧振子的周期是由弹簧的劲度系数和振子质量决定,其固有周期与振幅大小无

5、关,所以从距平衡位置2.5cm处由静止释放,不会改变周期的大小,周期仍为0.8s.答案:50.81.2551000.8二、简谐运动中振幅和位移、路程的关系【例2】如图所示是物体做简谐运动的振动图象.请根据图象回答下列问题:(1)这个物体的振幅是多大?(2)在图中t1时刻和t2时刻,物体的位移各是多少?(3)t1、t2时刻的物体运动方向?(4)物体在前2s振动的路程是多少?从t1时刻到t2时刻物体振动的路程是多少?解析:(1)振幅指振动物体偏离平衡位置的最大位移.从图中读出位移最大值为5cm,因此振幅为5cm..(2)从图中直接读出t1时刻的位

6、移为-3cm;t2时刻的位移为2cm.(3)由图象可以看出,t1时刻的下一时刻点的位移变大且远离平衡位置指向负方向,所以可以判断t1时刻物体正沿着负方向远离平衡位置.同理可以判断t2时刻物体的运动方向为沿着正方向远离平衡位置.(4)物体在前2s正好运动了一个周期,故路程是4个振幅为20cm.结合(2)(3)两问可知,物体从t1时刻的位置到负的最大位移处的路程为2cm;从负的最大位移处到t2时刻的位置路程为7cm;故从t1时刻到t2时刻物体振动的路程9cm.答案:(1)振幅为5cm(2)t1时刻的位移为-3cm;t2时刻的位移为2cm(3)t1

7、时刻沿负方向远离平衡位置,t2时刻沿正方向远离平衡位置(4)20cm9cm三、间谐振动的周期性和对称性【例3】弹簧振子以O点为平衡位置做简谐运动,从O点开始计时,振子第一次到达M点用了0.3s时间,又经过0.2s第二次通过M点,则振子第三次通过M点还要经过的时间可能是()A.sB.sC.1.4sD.1.6s解析:如图所示,t1=0.3s,t2=0.2s,第一种可能:=t1+=(0.3+)s=0.4s,即T=1.6s第三次通过M还要经过的时间t3=+2t1=(0.8+2×0.3)s=1.4s.第二种可能:由图可知t1-+=,即T=s第三次通过M

8、点还要经过的时间t3=t1+(t1-)=(2×0.3-)s=s.答案:AC【反思】收获疑问【当堂练习】1.简谐运动的图象的横坐标和纵坐标分别表示运动物体的()A.时

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