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

第二章 机械振动 第2节 简谐运动的描述 复习回顾 1.弹簧振子的位移-时间图像： 正弦函数曲线 2.正弦函数曲线的表达式呢？ x＝Asin(ωt＋φ) 字母代表什么含义 2 新课教学 两个弹簧振子的运动有什么不同？ 大家观察下面两个竖直方向的弹簧振子，两个弹簧振子的振动有什么不同 3 新课教学 M’ M O 4 新课教学 1.定义：振动物体离开平衡位置的最大距离。 一、振幅 2.物理意义： 3.单位：米 4.标量 表示振动幅度的大小。 5.振幅与位移的区别： ①振幅是标量，位移是矢量 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。 说完振幅的单位之后，抛出简谐运动中的弹簧振子的位移与振幅有什么关系？根据简谐运动的表达式A代表振幅，结合正弦函数的特点，我们可以知道振幅等于最大位移的数值。 5 新课教学 M’ M O P 怎样的一个过程算完成了一次周期性的运动？ 简谐运动的一个显著特点是周期性，那么怎么样的一个过程算完成了一次周期性的运动呢 6 新课教学 【思考】 一次全振动路程为振幅的 倍,即 。 4 4A 全振动：振动物体从某一初始状态开始，再次回到初始状态（即位移和速度都与初态完全相同）所经历的过程。 不管以哪里作为开始研究的起点，物体完成一次全振动的时间总是 。 相同的 7 新课教学 二、周期和频率 1.周期： 2.频率： 3.单位： 4.关系： 做简谐运动的物体完成一次全振动所需要的时间。用T表示。 单位时间内完成全振动的次数。用f表示频率。 周期: s 频率：Hz 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。 5.物理意义： 周期的黄金搭档频率，如何理解频率呢？说完之后，这两个量的物理意义呢？ 8 新课教学 对于正弦函数，要使函数值循环变化一次，需要增加多少？这一变化过程所需的时间为多少？ 则： 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。 新课教学 探究小球振动的周期与振幅的关系 如图是竖直悬挂的弹簧振子，向下拉开一段距离A使其做简谐运动，给你一个秒表，应该如何测量周期T，验证你的想法？ 新课教学 选择哪个位置作为计时起点？ 测量一次全振动的时间作为振动的周期，误差大吗？如何减小误差？ 讨论设计实验方案： 实验结论：弹簧振子的振动周期与其振幅无关。 新课教学 三、相位 1.定义：物理学中把叫作相位。其中是时的相位（位置），称作初相位或初相。 2.意义：表示简谐运动所处的状态（表示物体振动步调的物理量）。 3.相位差：两个相同频率的简谐运动的相位差，简称相差。 - = - 根据正弦函数确定时，的值也就确定了，所以在物体所做的简谐运动中，代表的是振动所处的状态。用实验演示两个小球的振动步调 12 新课教学 新课教学 实验结论： 同时放开的两个小球振动步调总是一致，我们说它们的相位是相同的；而对于不同时放开的两个小球，我们说第二个小球的相位落后于第一个小球的相位。 新课教学 根据一个简谐运动的振幅A、周期T、初相位φ0 ，可以知道做简谐运动的物体在任意时刻t的位移 x＝Asin(t＋φ0) 振幅、周期、初相位是描述简谐运动特征的物理量。 例.如图，弹簧振子的平衡位置为O点，在B、C两点之间做简谐运动。B、C相距20cm。小球经过B点时开始计时，经过0.5s首次到达C点 (1)画出小球在第一个周期内的图像 (2)求5s内小球通过的路程及5s末小球的位移 典例精析 16 小结 简谐运动的描述 描述简谐运动的物理量 简谐运动的表达式 周期（T） 振幅（A） 频率（f） 相位、相位差 $$