1.3 简谐运动的图像和公式 课件-2022-2023学年高二下学期物理教科版选修3-4

§1、3 简谐运动的图像和公式 物理组：郭建强 自学思考 1、简谐运动的图像是怎么样的？ 2、怎样描绘简谐运动的图像？ 3、从简谐运动的图像中能够得到哪些物理量？ 4、如何用表达式来描述简谐运动？ 5、简谐运动的相位和相位差是什么意思？ 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 一、简谐运动的图像 1、振动图象 描绘简谐运动的位移-时间关系的图象 平衡位置到该点的有向线段 简谐运动的振动图象表示某个振动物体相对于平衡位置的位移随时间变化的规律 2、物理意义 思考讨论：振动图象是不是质点的运动轨迹？ 简谐运动的图象不是物体实际运动的轨迹 3、描述振动图象的方法 方法一：频闪照片法 方法二 : 记录绘图法 V 0 A B C 因为，纸带被匀速拖动 OA=V tA OB=VtB OC=VtC 纸带沿中轴线相对于起点的距离，相应的代表了振子运动的时间t. 方法三：描点法（五点法） O t/s X/m 连线注意:应用平滑的曲线连接各点 , 不要画成折线. T/4 T/2 3T/4 T 思考：能从振动图像中得到哪些物理量呢？ 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 二、简谐运动图像的应用 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 1、能从图像中得到的物理量 T T T · · · · · · · · · · · · · · · · · · · O 0.2 2 4 6 8 10 －0.2 t/s x/m 0.18 3.3 v （1）任意时刻偏离平衡位置的位移x （2）振动的周期T （3）振幅A （4）任意时刻质点（振子）的振动方向 判断振子振动方向的方法: 是看下一个时刻振子的位置,若在上方,则向上振动,若在下方,则向下振动. 上坡上 下坡下 （5）确定各个时刻x、v、a、F的方向；比较不同时刻x、v、a、F、EK、Ep的大小 （6）判断某一过程x、v、a、F，EK、Ep的变化情况 随时间推移（t轴方向） 2、实例分析 例题1、（多选）如图所示，是某简谐振动图象，试由图象判断下列说法哪些正确( ) A、振幅是6cm B、周期是8s C、4s末摆球速度为负，振动加速度为零 D、第6s末摆球的加速度为正，速度为零 E、第9s末摆球的加速度为正，速度为正 F、4s末振子速度为负,加速度为零 G、第14s末振子的加速度为正，速度最大 BCD 例题2、有一劲度系数为20N/cm的弹簧振子， 其振动图象如图所示，则（　　） A．图中A点对应的时刻，振子所受的弹力大小 为0.5N，方向指向x轴的负方向 B．图中A点对应的时刻，振子的速度方向指向x轴的负方向 C．在0～4s内振子通过的路程为4cm，位移为0 D．在0～4s内振子做了1.75次全振动 C 练习1、如图所示为某弹簧振子在0～5s内的振动图象，由图可知，下列说法中正确的是（　　） A．振动周期为5s，振幅为8cm B．第2s末振子的速度为零，加速度为正向的最大值 C．从第1s末到第2s末振子的位移增加， 振子在做加速度减小的减速运动 D．第3s末振子的加速度为正向的最大值 练习2、如图甲所示，弹簧的一端固定在竖直墙壁上，另一端与一个带孔小球连接，小球穿在水平固定的光滑杆上。O点为小球的平衡位置，并以其为坐标原点建立x轴。小球可在a、b两点之间做简谐运动。图乙为小球的振动图象。下列说法正确的是（　　） A．t1时刻小球运动到b点 B．t2时刻小球的速度为零 C．从t1到t2时间内小球的回复力变大 D．从t3到t4时间内小球的加速度变小 B D 练习3、（多选）甲、乙两弹簧振子的振动图像如图所示，则可知（ ） A.两弹簧振子完全相同 B.振子的振动频率之比f甲∶f乙＝1∶2 C.振子甲速度为零时，振子乙速度最大 D.两弹簧振子所受回复力最大值之比F甲∶F乙＝2∶1 3、振动图象的实际运用 （1）心电图仪 BC （2）地震仪 三、简谐运动的表达式 振幅 圆频率(角速度，ω=2π/T=2πf ) 相位 初相位 例题、一个弹簧振子，振幅为0.8cm，周期为0.5s，初始时具有负方向的最大加速度，则它的运动表达是（ ） 四、简谐运动的相位、相位差 自学教材P10—11，完成“观察思考” A 练习4、(多选)一弹簧振子A的位移x随时间t变化的关系式为x=0.1sin2.5πt，位移x的单位为m，时间t的单位为s.则（ ） A.弹簧振子的振幅为0.2m B.弹簧振子的周期为1.25s C.在t＝0.2 s时，振子的运动速度为零 D.若另一弹簧振子B的位移x随时间t变化的关系式为x＝0.2si