第二章 第二节 简谐运动的描述（课件PPT）-【优化探究】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第一册同步导学案（粤教版）

物理·选择性必修 第一册 返回导航 下页 上页 第二节　简谐运动的描述 物理·选择性必修 第一册 返回导航 下页 上页 学习目标 核心素养 1．知道弹簧振子的位移—时间图像的形状，理解图像的物理意义。 2．了解初相和相位差的概念，理解相位的物理意义。 3．掌握简谐运动的表达式中各量的物理意义，能依据简谐运动表达式解决相关问题。 1．物理观念 初相和相位差。 2．科学思维：从图像分析简谐运动的位移、速度、加速度的变化规律。简谐运动的表达式。 3．科学探究：验证弹簧振子的x－t图像。 物理·选择性必修 第一册 返回导航 下页 上页 必备知识 自主学习 关键能力 合作探究 课堂检测 素养达标 课时作业 巩固演练 物理·选择性必修 第一册 返回导航 下页 上页 先后 振幅 周期 频率 [知识梳理] 一、简谐运动的函数描述 1．描述简谐运动位移—时间图像的函数表达式为 x＝Acos(ωt＋φ)或x＝Acos(eq \f(2π,T)t＋φ) 2．我们可以从简谐运动的函数描述得出简谐运动的______、______、______等物理量，还能比较两个相同频率简谐运动的运动______关系。 物理·选择性必修 第一册 返回导航 下页 上页 二、简谐运动的图像描述 1．建立坐标系：以小球的____________为坐标原点，沿着____________方向建立坐标轴。小球在平衡位置______时它对平衡位置的位移为正，在______时为负。 2．绘制图像：若用横轴表示振子运动的_________，纵轴表示振子在振动过程中离开____________的位移x，则振子振动的x－t图像如图所示，是一条正弦(或余弦)曲线。 平衡位置 平衡位置 它的振动 右边 左边 时间t 物理·选择性必修 第一册 返回导航 下页 上页 相位 初相位 初相 3．相位差、相位、初相 (1)x＝Acos(ωt＋φ)中“ωt＋φ”表示简谐运动的______。 (2)“φ”表示简谐运动的_________，简称______。 (3)两个简谐运动的频率相同，其初相位分别是φ1和φ2，当φ1大于φ2时，相位差是Δφ＝____________。 φ1－φ2 物理·选择性必修 第一册 返回导航 下页 上页 [自主评价] 1. 判断正误 (1)从简谐运动的图像中可以直接得到任意时刻质点离开平衡位置的位移。( ) (2)简谐运动的位移表达式与计时时刻物体所在位置无关。( ) (3)振子的位移相同时，速度也相同。( ) (4)简谐运动的图像都是正弦或余弦曲线。( ) √ × × √ 物理·选择性必修 第一册 返回导航 下页 上页 2. 情景思考 如图，大型音乐会上，小提琴大师手拉的小提琴的弦的振动可以看成简谐运动。你能猜测出这种振动的图像像什么函数的图线吗？ 提示：能。图像的形状像正弦(或余弦)函数的图线。 物理·选择性必修 第一册 返回导航 下页 上页 要点一　弹簧振子的位移—时间图像 [情景探究]　如图，在水平方向固定劲度系数较小的弹簧振子，在弹簧振子上安装一支绘图笔，使其在纸带上记录下振子的运动情况，在与振子振动垂直方向上安装可运动的木板，并在木板上贴上白纸，先让振子静止，记录振动的平衡位置O。然后让振子振动起来，木板不动，观察记录振子运动情况；再匀速拉动木板，观察记录结果。 物理·选择性必修 第一册 返回导航 下页 上页 提示： (1)木板不动时，记录振子运动的轨迹是一条直线。 (2)匀速拉动木板时，振子的空间位移就能均匀地反映在木板上，从而得到振子的位移—时间图像，其形状是正弦(或余弦)曲线。 物理·选择性必修 第一册 返回导航 下页 上页 1. 建立坐标系 如图甲所示，以小球的平衡位置为坐标原点，规定小球在平衡位置右侧时的位移为正，在左侧时的位移为负。 物理·选择性必修 第一册 返回导航 下页 上页 2．绘制图像 (1)用频闪仪来显示小球在不同时刻的位置，由于拍摄时底片匀速移动，会在底片上留下小球和弹簧的一系列的像，得到如图乙所示图像。 (2)若用横轴表示振子运动的时间t，纵轴表示振子在振动过程中离开平衡位置的位移x，则振子振动的x－t图像如图所示，是一条正弦(或余弦)曲线。 物理·选择性必修 第一册 返回导航 下页 上页 [名师点睛] 振动位移以平衡位置为参考点，在x－t图像中，某时刻质点位置在t轴上方，表示位移为正(如图中t1、t3时刻)，位置在t轴下方，表示位移为负(如图中t2时刻)。 3．图像的物理意义 反映了振动物体相对平衡位置的位移随时间按正(余)弦规律变化。 物理·选择性必修 第一