第二章 2 简谐运动的描述-2022-2023学年高二新教材物理选择性必修第一册【步步高】学习笔记（人教版）

第二章 JIANXIEYUNDONGDEMIAOSHU 2 简谐运动的描述 梳理教材 夯实基础 / 探究重点 提升素养 / 课时对点练 1.知道振幅、周期和频率的概念，知道全振动的含义. 2.了解初相和相位差的概念以及相位的物理意义. 3.知道简谐运动的表达式及各物理量的物理意义. 4.能依据简谐运动的表达式描绘振动图像，会根据简谐运动图像写 出其表达式. 学习目标 内容索引 梳理教材　夯实基础 Part 1 探究重点　提升素养 Part 2 课时 对点练 Part 3 梳理教材　夯实基础 Part　1 1.概念：振动物体离开平衡位置的_____距离. 2.意义：振幅是表示_________大小的物理量，常用字母__表示.振动物体运动的范围是振幅的_____. 一、振幅 最大 振动幅度 A 两倍 1.全振动：一个_____的振动过程称为一次全振动.做简谐运动的物体完成一次全振动的时间总是_____的. 2.周期：做简谐运动的物体完成一次_______所需要的时间，叫作振动的周期，用T表示.在国际单位制中，周期的单位是___(s). 3.频率：物体完成全振动的_____与_________之比叫作振动的频率，数值等于单位时间内完成_______的次数，用f表示.在国际单位制中，频率的单位是_____，简称___，符号是___. 二、周期和频率 完整 相同 全振动 秒 次数 所用时间 全振动 赫兹 赫 Hz 4.周期和频率的关系：f＝__.周期和频率都是表示物体_________的物理量，周期越小，频率越大，表示振动越___. 5.圆频率ω：表示简谐运动的快慢，其与周期成_____、与频率成_____， 它们间的关系式为ω＝___，ω＝____. 振动快慢 快 反比 正比 2πf 1.概念：描述周期性运动在一个运动周期中的_____. 2.表示：相位的大小为_______，其中φ是t＝0时的相位，叫初相位，或初相. 3.相位差：两个具有相同_____的简谐运动的相位的差值，Δφ＝_______(φ1>φ2). 三、相位 状态 ωt＋φ 频率 φ1－φ2 其中：x表示振动物体在t时刻离开平衡位置的_____，A为_____，ω为圆频率，T为简谐运动的______，φ0为_______. 四、简谐运动的表达式 位移 振幅 周期 初相位 1.判断下列说法的正误. (1)在简谐运动的过程中，振幅是不断变化的.(　　) (2)振幅是振动物体离开平衡位置的最大位移，它是矢量.(　　) (3)振子从离开某位置到重新回到该位置的过程为一次全振动过程.(　　) (4)振动周期指的是振动物体从一侧最大位移处，运动到另一侧最大位移处所用的时间.(　　) 即学即用 × × × × 2.弹簧振子在A、B间做简谐运动，O为平衡位置，A、B间距离是20 cm，振子从A到B运动的时间是2 s，如图所示，则弹簧振子的振幅A＝___ cm， 弹簧振子的振动周期为__ s，圆频率ω＝__ rad/s. 10 4 返回 探究重点　提升素养 Part　2 一、简谐运动的振幅、周期和频率 如图所示为理想弹簧振子，O点为它的平 衡位置，其中A、A′点关于O点对称. (1)从小球某一时刻经过O点开始计时，至下一次再经过O点的时间为一个周期吗？ 答案　不是.经过一个周期小球一定从同一方向经过O点，即经过一个周期，位移、速度第一次同时与初始时刻相同. 导学探究 (2)先后将小球拉到A点和B点由静止释放，两种情况下小球振动的周期相同吗？小球完成一次全振动通过的位移相同吗？路程相同吗？ 答案　周期相同，振动的周期取决于振动系统本身，与振幅无关.位移相同，均为零.路程不相同，一个周期内小球通过的路程与振幅有关. 导学探究 1.对全振动的理解 (1)振动过程：如图所示，从O点开始，一次全振动的完整过程为O→A→O→A′→O；从A点开始，一次全振动的完整过程为A→O→A′→O→A. 知识深化 知识深化 (2)完成一次全振动，位移(x)、加速度(a)、速度(v)三者第一次同时与初始状态相同. (3)完成一次全振动历时一个周期，通过的路程是振幅的4倍. 知识深化 2.简谐运动中振幅与位移、路程及周期的关系 (1)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. (2)路程与振幅的关系 ①振动物体在一个周期内的路程为四个振幅. ②振动物体在半个周期内的路程为两个振幅. 知识深化 ③振动物体在 个周期内的路程不一定等于一个振幅.只有当初始时刻振动物体在平衡位置或