第二章 机械振动 微专题1 简谐运动的综合问题-【南方凤凰台·5A新学案】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册粤教版2019（课件）

第二章 机械振动 微专题1　简谐运动的综合问题 　南方凤凰台　5A新学案 · 物理 YJ 选择性必修第一册 1 核心 目标 1.深化对简谐运动特征、过程的认识，能分析处理对称性、周期性问题，解决生活中的振动问题． 2.深化对简谐运动表达式和图像的认识，能用表达式和图像描述简谐运动，能根据表达式或图像分析振动情况． 素养生成 • 综合应用 3 1 简谐运动的周期性和对称性 1. 简谐运动是一种周而复始的周期性的运动，按其周期性可做出如下判断： (1) 若t2－t1＝_____，则t1、t2两时刻振动物体在同一位置，运动情况相同． nT　 相反　 平衡位置　 分类悟法 素养生成•综合应用 2. 简谐运动的对称性．如图所示： (1) 时间的对称 ①物体来回通过相同两点间的时间相等，即tDB＝______． ②物体经过关于平衡位置对称的等长的两线段的时间_______，图中tOB＝tBO＝tOA＝tAO，tOD＝tDO＝tOC＝tCO. (2) 速度的对称 ①物体连续两次经过同一点(如D点)的速度大小相等，方向_______． ②物体经过关于O点对称的两点(如C与D)时，速度大小_______，方向可能相同，也可能相反． (3) 加速度的对称性．系统在关于平衡位置对称的两位置具有等大反向的加速度和_________． tBD　 相等　 相反　 相等　 回复力　 分类悟法 素养生成•综合应用 　　　弹簧振子做简谐运动，O为平衡位置，当它经过点O时开始计时，经过0.3 s第一次到达点M，再经过0.2 s第二次到达点M，则弹簧振子的周期可能为 (　　) A. 0.53 s　 B. 1.4 s　 C. 3 s　 D. 2 s 1 A　 解析：如图甲所示： 分类悟法 素养生成•综合应用 如图乙所示： 分类悟法 素养生成•综合应用 　　　　弹簧振子以O点为平衡位置，在B、C两点间做简谐运动，在t＝0时刻，振子从O、B间的P点以速度v向B点运动；在t＝0.20 s时，振子速度第一次变为－v；在t＝0.50 s时，振子速度第二次变为－v. (1) 求弹簧振子振动的周期T. 2 分类悟法 素养生成•综合应用 (2) 若B、C之间的距离为25 cm，求振子在4.0 s 内通过的路程． 分类悟法 素养生成•综合应用 简谐运动的表达式和图像的应用 简谐运动的位移表达式x＝A sin (ωt＋φ)或x＝A cos (ωt＋φ)，图像是一条正弦或余弦曲线，反映的是位移随时间的变化规律，如图所示： 2 甲 乙 分类悟法 素养生成•综合应用 1. 已知表达式，可以求出振幅、周期、频率、初相位等物理量，可以作出振动图像，推知振子的振动情况． 2. 根据振子的振动情况，可以作出振动图像，可以写出表达式． 3. 根据图像，可以写出表达式，可以推知振子的振动情况． (1) 根据图像可以确定各时刻质点的振动方向．例如图甲中在t1时刻，质点正_______平衡位置运动；在t2时刻，质点正向着平衡位置运动． 远离　 甲 分类悟法 素养生成•综合应用 (2) 根据图像可以比较各时刻质点的加速度(回复力)的方向和大小．例如在图甲中t1时刻质点位移x1为正，加速度a1为负，两者方向相反；t3时刻，位移x3为负，a3为正，又因为|x1|>|x3|，所以|a1|_____|a3|. (3) 根据图像可以比较不同时刻质点的势能、动能的大小．因质点离平衡位置的位移越大，它所具有的势能越大，动能越小，如图甲所示，在t1时刻质点的势能Ep1_____ t3时刻的势能Ep3，动能Ek1_____Ek3. 甲 >　 ＞　 <　 分类悟法 素养生成•综合应用 4. 以位移为“桥梁”分析简谐运动中各物理量的变化情况 (1) 位移增大时，振动质点的回复力、加速度、势能均增大，速度、动能均减小；反之，则产生相反的变化．各矢量均在其值为零时改变方向． (2) 位移相同时，回复力、加速度、动能、势能可以确定，速度可能有两个方向，由于周期性，运动时间也不确定． 分类悟法 素养生成•综合应用 　　　　(多选)下列关于简谐运动以及做简谐运动的物体完成一次全振动的表述，下列说法中正确的是 (　　) A. 位移减小时，加速度减小，速度增大 B. 位移的方向总跟加速度的方向相反，跟速度的方向相同 C. 动能或势能第一次恢复为原来的大小所经历的过程 D. 速度和加速度第一次同时恢复为原来的大小和方向所经历的过程 3 AD　 解析：当位移减小时，回复力减小，则加速度减小，物体向平衡位置运动，速度在增大，故A正确；回复力与位移方向相反，故加速度和位移方向相反，速度可以与位移方向相同，也可以方向相反，故B错误；一次全振动时，动能和势能均会有多次恢复为原来的大小，故C错误；速度和加速度第一次同时恢复为原来的大小和方向所经历的过