2.2 简谐运动的描述（同课异构课件）-2021-2022学年高二物理【步步高】学习笔记（人教版2019选择性必修第一册）津鲁琼浙云晋皖黑吉桂

第二章 机械振动 2 简谐运动的描述 问题一：什么叫做简谐运动？ 质点的位移随时间按正弦规律变化的振动。 问题二：如何描述简谐运动呢？ 一、描述简谐运动的物理量 （1）定义：振动物体离开平衡位置的最大距离。 振幅的2倍表示振动物体运动范围的大小。 （2）物理意义：振幅是描述振动强弱的物理量。 （3）单位：在国际单位制中，振幅的单位是米（m） 1．振幅A 振幅和位移的区别 （1）振幅等于最大位移的数值。 （2）对于一个给定的振动，振子的位移是时刻变化的，但振幅是不变的。 （3）位移是矢量，振幅是标量。 一次全振动是简谐运动的最小单元，振子的运动过程就是这一单元运动的不断重复。 2．全振动：一个完整的振动过程称为一次全振动。 若从振子向右经过某点p起，经过怎样的运动才叫完成一次全振动？ O A A′ P v 平衡位置 全振动:一个完整的振动过程 P A′ O A O P 振动物体连续两次以相同速度通过同一点所经历的过程。 完成一次全振动的路程是4A 3．周期和频率 （1）周期（T）：做简谐运动的物体完成一次全振动所需要的时间，叫做振动的周期，单位：s。 （2）频率（f）：单位时间内完成的全振动的次数，叫频率，单位：Hz，1Hz=1s-1。 （3）周期和频率之间的关系：Ｔ＝1/f。 简谐运动的周期公式 简谐运动的周期和频率由振动系统本身的因素决定（振子的质量m和弹簧的劲度系数k ），与振幅无关。 问题一：弹簧振子的周期由哪些因素决定? 问题二：若从振子向右经过某点p起，经过半个周期以后振子运动到什么位置？ A′ O A P V 平衡位置 P ′ 半个周期后振子到了P′点 半个周期内的路程是多少呢？ 2A 问题三：弹簧振子在四分之一周期内的路程是A吗？ 有可能是A，有可能大于A，有可能小于A. O A P v 平衡位置 P ′ 弹簧振子在一个周期内的路程一定是4A，半个周期内路程一定是2A，四分之一周期内的路程不一定是A。 总结 4．相位 　　相位是表示物体振动步调的物理量，用相位来描述简谐运动在各个时刻所处的不同状态。 1．简谐运动的表达式:以x代表质点对于平衡位置的位移，t代表时间，则 （1）公式中的A 代表什么? （2）ω叫做什么?它和T、f之间有什么关系? （3）公式中的相位用什么来表示? （4）什么叫简谐振动的初相? A叫简谐运动的振幅，表示简谐运动的强弱。  叫圆频率，表示简谐运动的快慢。 它与频率的关系： =2f “t+” 叫简谐运动的相位，表示简谐运动所处的状态。  叫初相，即t=0时的相位。 二．简谐运动的表达式 振幅 圆频率 初相位 相位 振幅 周期 初相位 相位 频率 同相：两个振子振动步调完全相同 反相：两个振子振动步调完全相反 2．相位差：实际上经常用到的是两个相同频率的简谐运动的相位差，简称相差。 (1)同相：相位差为零，一般地为=2n (n=0,1,2,……) (2)反相：相位差为 ，一般地为=(2n+1) (n=0,1,2,……) 17 1．振幅A：振动物体离开平衡位置的最大距离。 一、描述简谐运动的物理量 3．周期和频率 2．全振动：一个完整的振动过程称为一次全振动 4．相位：描述周期性运动的物体在各个时刻所处状态的物理量。 二、简谐运动的表达式 相位差： 课堂总结 1．一个物体运动时其相位变化多少就意味着完成了一次全振动? 2．甲和乙两个简谐运动的相差为 ，意味着什么? 1．相位每增加2π就意味着发生了一次全振动； 2．意味着乙总是比甲滞后1/4个周期或1/4次全振动。 课堂检测 3．右图中是甲乙两弹簧振子的振动图象，两振动振幅之比为_______， 频率之比为______， 甲和乙的相差为_____ 2:2 1:1 4．某简谐运动的位移与时间关系为：x=0.1sin（100πt＋π ）cm, 由此可知该振动的振幅是______cm，频率是 Ｈz，零时刻振动物体的速度与规定正方向_____（填“相同”或“相反”)。 0.1 50 相反 5．一个质点在平衡位置0点附近做简谐运动，若从0点开始计时，经过3s质点第一次经过M点；若再继续运动，又经过2s它第二次经过M点；则质点第三次经过M点所需要的时间是（ ） A. 8s B. 4s C. 14s D. (10/3)s CD 谢谢观看 $