2.2简谐运动的描述— 2020-2021学年【新教材】人教版(2019)高中物理选择性必修第一册课件

第二章 第2节　简谐运动的描述 问题导入 上一节课已经知道做简谐运动的物体的位移x与运动时间t之间满足正弦函数关系(如图所示)，尝试写出位移的一般函数表达式，并分析简谐运动的特点。 知识梳理 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，叫作振动的振幅．用A表示，单位为米(m)。 (2)物理含义：振幅是表示振动幅度大小的物理量，振动物体运动范围是振幅的两倍；振幅的大小反映了振动的强弱和振动系统能量的大小。 (3)矢标性：振幅是标量。 2．全振动 (1)定义：如图振子在MM′之间振动，如果从振子向右通过O点的时刻开始计时，它将运动到M，然后向左回到O，又继续向左运动到达M′，之后又向右回到O。这样一个完整的振动过程称为一次全振动。若从图中P0点向右运动开始计时，经历的一次全振动应为P0→M→P0→O→M′→O→P0. (2)特征： ①当完成一次全振动时，振动的位移(x)、加速度(a)、速度(v)三者第一次同时恢复到与初始状态相同。 ②从任意一点开始计时，物体完成一次全振动的时间总是相同的。 3．周期(T)和频率(f) 4．圆频率(ω) 5．相位和相位差 (1)相位：当(ωt＋φ)确定时，x＝Asin(ωt＋φ)的函数值也就确定了，即物体做简谐运动的位置状态就确定了。物理学中把(ωt＋φ)叫作相位。Φ是t＝0时的相位，称为初相位或初相。 (2)相位差：指两个简谐运动的相位之差，可以反映出两个简谐运动的步调差异，经常用到的是两个具有相同频率的简谐运动的相位差。 讨论：Δφ＝(ωt＋φ1)－(ωt＋φ2)＝φ1－φ2 (－π≤Δφ≤π) ①Δφ＝0，表明两振动步调完全相同，称为同相。 ②Δφ＝π或－π，表明两振动步调完全相反，称为反相。 ③Δφ>0，表示振动1的相位比振动2超前Δφ。 ④Δφ<0，表示振动1的相位比振动2滞后Δφ。 ★辨析：振幅与位移、路程、周期的关系 (1)振幅与位移：振动中的位移是矢量，随时间做周期性的变化；振幅是标量，在同一简谐运动中振幅大小是确定的，等于最大位移的大小。 (2)振幅与路程：振动中的路程是标量，随时间不断增大的。其中物体从任意一点开始，一个周期内的路程为4倍振幅，半个周期内的路程为2倍振幅。(个周期内的路程不一定为1倍振幅，除非从两个端点或平衡位置开始计时) (3)振幅与周期：周期