2.2 振动的描述（学案）-【新课程学案】新教材2022-2023学年高中物理选择性必修第一册（鲁科版2019）

XINKECHENG XUEAN|第2章机械振动 第2节 振动的描述 (1)知道什么是振幅、周期、频率，掌握周期和频率的关系。 核心 物理观念 (2)掌握简谐运动的位移公式，知道圆频率和相位的概念。 素养 科学思维 学会用数学表达式和图像描述简谐运动，理解图像的物理意义。 导学 科学探究 经历描绘简谐运动的振动图像的实验过程，能分析数据、发现特点、形成结论。 【西学习内1 落实必备知识 预读教材，填一填学用结合 发馈所学 情境创设·想一想 一、振动特征的描述 :1.如图，O点为弹簧振子的平衡位置， 1.振幅(A) M、M为平衡位置两端弹簧振子到 (1)定义：振动物体离开 的最大距离，用A: 达最远的位置，测得MM的距离 表示。 为d。 (2)物理意义：表示振动 的物理量，是标量。 OXXE 3XXLO 2.全振动 M OPo M 物体从某一初始状态开始到第一次回到这一状态的 (1)弹簧振子振动的振幅是多少？ 过程。 (2)弹簧振子从O点开始振动，经过 3.周期(T)和频率(f) 1个周期通过的路程是多少？ (1)周期(T):振动物体完成 所经历的时间。 (2)频率(f):在一段时间内，物体完成全振动的次数与这 段 之比。 (3)固有周期（或固有频率）：物体在自由状态下的振动周 期（或频率），是物体本身的属性，与物体是否振动 (4)物理意义：周期和频率都是表示物体 的物：2.如图所示为甲、乙两个弹簧振子做 理量，周期越小，频率越大，表示物体振动越快。 简谐运动的图像。则： (5)周期与频率的关系： (用公式表示)。 微点拨 74 t/s (1)振幅是标量，没有负值，也无方向，它等于振子最大位移的大小。 (2)周期T与频率∫的大小由振动系统本身决定，与振幅无关。 ↑x/cm 二、简谐运动的位移图像 2 0 1.坐标系的建立 2刃 4t/X101s) 以横轴表示做简谐运动的物体运动的 ,纵轴表示 做简谐运动的物体运动过程中相对于 的位 (1)振幅：A甲= m,Az= 移x。 m; 用了37 高中同步导学物理选择性必修第一册XINKECHENG XUEAN 2.图像的特点 (2)周期：T甲= s,T= 简谐运动的振动图像是一条 (3)频率：f甲= Hz,f= (或余弦)曲线，如图所示。 Hz; 3.图像意义 表示做简谐运动的物体在任意时刻相对于平衡位置的 (4)两个简谐运动中，振动较快的为 (选填“甲”或“乙”)； 三、简谐运动的位移公式 (5)在甲振动中，t=3s时，位移为 1.简谐运动的位移公式 m,3s内振子通过的路程为 (1)从沿x轴正方向运动到平衡位置开始计时的表达式： m x= 0 (2)一般表达式：x= 3.某物体做简谐运动的振动位移x= 2.表达式中各物理量的意义 3cos(100t+)m。则： (1)x表示振动物体偏离 的位移。 (2)A表示简谐运动的 (1)其振幅为A= m,T= 、0 (3)ω是一个与频率成正比的量，称为简谐运动的圆频率， s,初相为 表示简谐运动振动的快慢，ω =2πf。 (4) 代表简谐运动的相位，9是t=0时的相位，叫作 (2)当t一600s时，物体的位移x ,或初相。 m. 【四灯学可为容2 强化关键能力 新知学习（一）描述简谐运动的物理量 [重点释解] [任务驱动] 1.对全振动的理解 如图所示为弹簧振子，O为它的平衡位置，将振子 正确理解全振动的概念，应注意把握全振动 拉到A点由静止释放，观察振子的振动；然后将振子 的五种特征： 拉到B点由静止释放，再观察振子的振动。 }9；立 (1)振动特征：一个完整的振动过程。 (2)物理量特征：位移(x)、加速度(a)、速度(v) (1)两次振动有什么差别？用什么物理量来描述 三者第一次同时与初始状态相同。 这种差别？ (2)用秒表分别记录完成50次往复运动所用的时 (3)时间特征：历时一个周期。 间，两种情况下是否相同？每完成一次往复运动所用 (4)路程特征：振幅的4倍。 时间是否相同？这个时间有什么物理意义？ (5)相位特征：增加2π。 2.简谐运动中振幅和几个常见量的关系 (1)振幅和振动系统能量的关系：对一个确定的 振动系统来说，系统能量仅由振幅决定，振 幅越大，振动系统能量越大。 (2)振幅与位移的关系 ①在同一简谐运动中振幅是不变的，而位移 却时刻变化。 38 XINKECHENG XUEAN|第2章机械振动 ②振幅是标量，位移是矢量，其方向是由平： [针对训练] 衡位置指向振动物体所在位置。 1.关于描述简谐运动的物理量，下列说法正确的是 ③振幅在数值上等于位移的最大值。 () (3)振幅与路程的关系：振动中的路程是标量， A.振幅等于四分之一个周期内的路程 B.周期是指振动物体从任一位置出发又回到 是随时间不断增大的。其中常用的