2.2 简谐运动的描述课件-2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

一、机械振动： 1.定义:物体在平衡位置附近所做的往复运动. 2.特点: 周期性 二、弹簧振子模型： 1.忽略摩擦力、空气阻力; 2.忽略弹簧质量 三、简谐运动： 1、定义:物体的位移随时间按正弦规律变化的振动. 2、x-t图象:是一条正弦曲线. （物体在不同时刻相对于平衡位置的位移） 各种机械振动用位移表示质点的位置的变化，用速度表示位移变化的快慢，不同的振动是否还有其它不同的特点？ 有些物体的振动可以近似为简谐运动，做简谐运动的物体在一个位置附近不断地重复同样的运动。如何描述简谐运动的这种独特性呢？ 我们已经知道，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，因此，位移x的一般函数表达式可写为 下面我们根据上述表达式，结合图2.2-1所示情景，分析简谐运动的特点 第二节、简谐运动的描述 1、振幅A： ②意义:描述振动的强弱. ①定义:振动物体离开平衡位置的最大距离.(标量） 一、描述简谐运动的物理量 因为∣sin（ωt＋φ）∣≤1，所以∣x∣≤A，这说明A是物体离开平衡位置的最大距离。 第二节、简谐运动的描述 1、振幅A： 一、描述简谐运动的物理量 如 图2.2-2，如果用M点 和M ′点 表 示 水 平 弹 簧 振子在平衡位置O点右端及左端最远位置，则∣OM∣＝∣OM′∣＝A，我们把振动物体离开平衡位置的最大距离，叫作振动的振幅。振幅是表示振动幅度大小的物理量，常用字母A表示。振幅的单位是米。振动物体运动的范围是振幅的两倍。 思考：振幅和位移的区别? ①振幅等于最大位移的绝对值. 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. 2、周期T和频率f 在图2.2-2中，如果从振动物体向右通过O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。 做简谐运动的物体总是不断地重复着这样的运动过程，不管以哪里作为开始研究的起点，例如从图中的P0点开始研究，做简谐运动的物体完成一次全振动的时间总是相同的 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 2、周期T和频率f 做简谐运动的物体完成一次全振动所需要的时间，叫作振动的周期。周期的倒数叫作振动的频率，数值等于单位时间内完成全振动的次数。（或把物体完成全振动的次数与所用时间之比叫做振动的频率） 经过怎样的运动才叫完成一次全振动? 振动物体连续两次以相同速度通过同一点所经历的过程. 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 ②周期T:做简谐运动的物体完成一次全振动所需要的时间. 单位:s. ③频率 f:做简谐运动的物体单位时间内完成全振动的次数. 单位:Hz. ④ 关系：T＝1/f. ①全振动:一个完整的振动过程 (振动物体连续两次以相同速度通过同一点所经历的过程) . 2、周期T和频率f 周期和频率都是表示物体振动快慢的物理量，周期越小，频率越大，表示振动越快 2、周期T和频率f 做一做：测量小球振动的周期 如图 2.2-3，弹簧上端固定，下端悬挂钢球。把钢球从平衡位置向下拉一段距离 A，放手让其运动，A 就是振动的振幅。用停表测出钢球完成 n 个全振动所用的时间 t， t /n就是振动的周期。n 的值取大一些可以减小测量误差。 再把振幅减小为原来的一半，用同样的方法测量振动的周期。 通过这个实验你会发现，弹簧振子的振动周期与其振幅无关。不仅弹簧振子的简谐运动，所有简谐运动的周期均与其振幅无关。 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 2、周期T和频率f ⑤简谐振动的周期T由振子的质量m和弹簧 的劲度系数k决定,而与振幅A无关。 3、圆频率 根据正弦函数规律，在 每增加2π的过程中，函数值循环变化一次。这一变化过程所需要的时间便是简谐运动的周期T。 振子位移与时间的函数关系式为： 于是有 [ω（t＋T）＋φ] －（ωt＋φ）＝2π 即：ωT＝2π 可见，ω是一个与周期成反比、与频率成正比的量， 叫作简谐运动的“圆频率”。它也表示简谐运动的快慢。 4、相位 当 确定时， 的值也就确定了。 振子位移与时间的函数关系式为： 所以 代表了做简谐运动的物体此时正处于一个运动周期中的哪个状态。 物理学中