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

2.2简谐运动的描述 第二章 机械振动 选择性必修第一册 2025届高二物理组制 仔细观察傅科摆的运动，现实生活有很多物体的运动类似于简谐运动，思考如何描述简谐运动的这种独特性呢？ 新课导入 知识讲解 随堂练习 拓展延伸 课堂小结 布置作业 知识回顾：什么样的运动叫做简谐运动？ 简谐运动：如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图象（x—t图象）是一条正弦曲线，这样的振动叫做简谐运动。 物体做简谐运动的物体的位移x与运动时间t之间满足正弦函数关系，因此我们如何表达x与t的关系式？ 根据上述表达式，请你尝试说明A有什么物理意义？ 弹簧振子偏离平衡位置的最大距离。 新课导入 知识讲解 随堂练习 拓展延伸 课堂小结 布置作业 一、振幅 2.物理意义：振幅是描述振动强弱的物理量，常用字母A表示; 1.定义：振动物体离开平衡位置的最大距离，叫做振动的振幅。 注意：振子振动范围的大小是振幅的两倍----2A;振幅的大小直接反映了振子振动能量(E=EK+EP)的高低。 3.单位：国际单位——米（m） 4.标量：只有大小没有方向 新课导入 知识讲解 随堂练习 拓展延伸 课堂小结 布置作业 新课导入 知识讲解 一、振幅 5.振幅和位移的区别 对于一个给定的振动： （1）振子的位移大小等于其偏离平衡位置的距离，时刻在变化；但振幅是不变的。 （2）位移是矢量，振幅是标量，它等于最大位移的数值。 新课导入 知识讲解 随堂练习 拓展延伸 课堂小结 布置作业 新课导入 知识讲解 二、周期和频率 振动物体从某一初始状态开始，再次回到初始状态（即位移、速度均与初态完全相同）所经历的过程。 1.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。 新课导入 知识讲解 随堂练习 拓展延伸 课堂小结 布置作业 新课导入 知识讲解 【典例1】 如图所示，弹簧振子以O为平衡位置在BC间做简谐运动，则(　 ) A．从B→O→C为一次全振动 B．从O→B→O→C为一次全振动 C．从C→O→B→O→C为一次全振动 D．从D→C→O→B→O为一次全振动 解析：一次全振动不是必须从平衡位置开始计时，只要再次同向经过某一位置，就完成了一次全振动，运动时间就是一个周期，运动的路程为4个振幅。故C正确 。 C 新课导入 知识讲解 随堂练习 拓展延伸 课堂小结 布置作业 新课导入 知识讲解 二、周期和频率 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。 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。 新课导入 知识讲解 随堂练习 拓展延伸 课堂小结 布置作业 新课导入 知识讲解 6.简谐运动路程和周期的关系 M M′ P0 O (1)1个T内物体的路程为4A (2)T内物体的路程为2A (3)T内物体的路程： ①若从平衡位置或最大位移处开始运动，路程为A ②若从平衡位置与最大位移之间某处向着平衡位置运动，路程大于A ③若从平衡位置与最大位移之间某处向着最大位移处运动，路程小于A 二、周期和频率 新课导入 知识讲解 随堂练习 拓展延伸 课堂小结 布置作业 新课导入 知识讲解 【典例2】 一质点在平衡位置O附近做简谐运动，从它经过平衡位置起开始计时，经0.13 s质点第一次通过M点，再经0.1 s第二次通过M点，则质点振动的周期为多少？ 解析：设质点从平衡位置O向右运动到M点，那么质点从O点到M点运动时间为0.13 s，再由M点经最右端A点返回M点经历时间为0.1 s。 O M A 0.13 s 0.1 s 根据以上分析，可以看出从O→M→A历时t=0.13 s+0.05 s=0.18 s，根据简谐运动的对称性，可得到T1＝4t＝0.72 s。 O M A A′ A′ 0.13 s 0.1 s 新课导入 知识讲解 随堂练习 拓展延伸 课堂小结 布置作业 新课导入 知识讲解 二、周期和频率 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 6.圆频率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”。