2.2简谐运动的描述 课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

简谐运动的描述 陈博文 人教版 选修一 第二章 第二节 回顾与复习： 新课引入 1.在高中物理必修一课本中我们曾经用哪些物理量来描述匀变速直线运动？ 2.在高中物理必修二课本中我们曾经用哪些物理量来描述匀速圆周运动？ 对于简谐运动，我们该用哪些物理量来描述呢？ 振幅 01 周期和频率 02 学习目标 相位 03 1.弹簧振子的位移-时间图像： 新课讲授 回顾与复习： 正弦函数曲线 2.你是否可以写出这个正弦函数曲线的表达式呢？具体的形式是什么样的？ 弹簧振子做简谐运动的特点： 新课讲授 一、振幅 1.围绕着“一个中心”位置，有对称性； 2.偏离“平衡位置”有最大距离； 3.在“平衡位置”两侧最大距离间“往复”运动。 思考： 新课讲授 一、振幅 简谐运动物体的位移时间关系式 1.根据数学知识，它的最大值为多少？ 2.这个最大值在一个物体的简谐运动中有何具体的物理含义呢？ 弹簧振子偏离平衡位置的最大距离。 1.定义：振动物体离开平衡位置的最大距离，常用字母A表示。 振幅的2倍表示振动物体运动范围的大小。 2.意义：振幅是描述振动强弱的物理量。 3.单位：米（m） 一、振幅 新课讲授 4.简谐运动中的振幅、位移和路程 新课讲授 振幅 位移 路程 意义 矢量标量 变化 联系 振动物体离开平衡位的 最大距离 从平衡位置指向振子所在位置的有向线段 运动轨迹的长度 标量 矢量 标量 不发生变化 大小和方向随时间做周期性变化 随时间增加 (1)振幅等于位移最大值的数值；(2)在一个完整周期内的路程等于4个振幅。 物理量 变化过程 B O O B’ B’ O O B 位移（X） 方向 大小 加速度（a） 方向 大小 速度（V） 方向 大小 向右 减小 向左 减小 向左 增大 向左 增大 向右 增大 向左 减小 向左 减小 向右 减小 向右 增大 向右 增大 向左 增大 向右 减小 O B’ B 总结：做简谐运动的物体，在通过对称于平衡位置的AB两个位置时，相对应的各个各个物理量具有怎样的关系？ 1.位移大小相等，方向相反 2.速度大小相等，方向可能相同，也可能相反 3.加速度大小相等，方向相反 4.从平衡位置到达这两个或从这两个点直接到达平衡位置的时间相等 我们在学习匀速圆周运动时知道，由于做匀速圆周运动的物体运动具有周期性，所以我们当时引入了周期和频率的概念。 新课讲授 回顾与复习： 1.简谐运动是否具有和匀速圆周运动类似的运动特点？ 新课讲授 思考与讨论： 特点：往复性-重复性-周期性 2.我们是否也可以引入周期和频率的概念来描述简谐运动呢？ 3.如果从O点开始计时，弹簧振子怎样的过程才算完成周期性重复运动呢？ 二、周期和频率 1.全振动：一个完整的振动过程称为一次全振动。 若从振子向右经过某点p起，经过怎样的运动才叫完成一次全振动？ O A P V 平衡位置 A′ P A′ O A O P 振动物体连续两次以相同速度通过同一点所经历的过程。 新课讲授 2.周期：做简谐运动的物体完成一次全振动所需要的时间，称为周期T，单位：s。 二、周期和频率 新课讲授 3.频率：物体完成全振动的次数与所用时间之比叫作频率f，数值等于单位时间内完成的全振动的次数。单位：赫兹(Hz)。1Hz=1s-1。 5.周期和频率的关系：Ｔ＝1/f。 4.意义：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。 二、周期和频率 新课讲授 思考与讨论： 对于正弦函数x=Asin(ωt+φ)，要使函数值循环变化一次，(ωt+φ)需要增加多少？这一变化过程所需的时间为多少？ 于是有：[ω(t+T)+φ]-(ωt+φ)=2π 由此解出： 根据周期与频率的关系，则：ω=2πf 5. 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。 试一试 如图所示，为一个竖直方向振动的弹簧振子，O为静止时的位置，当把振子拉到下方的B位置后，从静止释放，振子将在AB之间做简谐运动，给你一个秒表，怎样测出振子的振动周期T？ 为了减小测量误差，采用累积法测振子的振动周期T，即用秒表测出发生ｎ次全振动所用的总时间t，可得周期为 T=t/n 新课讲授 实验：测量小球振动的周期 2.弹簧振子周期和频率由振动系统本身的因素决定。 1.振动周期与振幅大小无关； 新课讲授 实验结论： 拓展：弹簧振子周期公式 新课讲授 思考与讨论： 1.根据正弦函数x=Asin(ωt+φ)，当(ωt+φ)确定时，sin(ωt+φ)的值是否确定呢？ 2.你认为在物体所