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2节 简谐运动的描述 人教版选择性必修第一册 第二章 机械振动 上课，同学们好，请坐。 今天让我们一起进入第五节 共点力的平衡的学习。 新知导入 有些物体的振动可以近似为简谐运动，做简谐运动的物体在一个位置附近不断地重复同样的运动。如何描述简谐运动的这种独特性呢？ 我们已经知道，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，位移x的一般函数表达式可写成为 下面我们根据上述表达式，结合如图所示情景，分析简谐运动的特点。 新知讲解 一、振幅 振幅的两倍表示振动物体运动范围的大小。 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。 2.物理意义：描述物体振动强弱的物理量。 3.单位：米（m） 振幅是标量。 用M点和M’点表示水平弹簧振子在平衡位置O点右端及左端最远位置。 因为，所以，这说明A是物体离开平衡位置的最大距离。 新知讲解 1.全振动：如果从振动物体向右通过O的时刻开始计时，它将运动到M， 然后向左回到O，又继续向左运动到达M’，之后又向右回到O。这样一个完整的振动过程称为一次全振动。 二、周期和频率 【思考】若从P0点向右运动开始计时，经历一次全振动应为？ P0—M—P0—O—M'—O—P0 2.周期： （2）物理意义：描述振动快慢的物理量 （3）单位：秒（s） （1）做简谐运动的物体完成一次全振动所需要的时间，叫作振动的周期。 （2）物理意义：描述振动快慢的物理量 （3）单位：赫兹（Hz） 4.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”；描述振动快慢的物理量。 3.频率： （1）周期的倒数 物体什么时候才会处于平衡状态呢？ 请大家阅读书本告诉老师你们所找到的答案是什么？ 大家阅读的都很仔细，书上说：当物体受到几个力作用时，如果保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这个物体处于平衡状态。 也就是说，当物体满足静止或匀速直线运动状态中的一个则处于平衡状态。 生活中，处于平衡状态的物体随处可见， 老师举个例子，例如书桌上放置的书本或其它物品静止不动，我们可以说它们是处于平衡状态， 再比如随传送带匀速运动的物体，我们可以说物体处于平衡状态。 同学们还需要注意：缓慢的直线移动可认为是匀速直线运动。 现在，我们理解了什么是平衡状态，接下来请同学们思考当物体处于平衡状态时，物体的速度会有什么特点呢？ 有同学说可以等于零也可以是保持某个速度不变，非常好，那么加速度又有什么特点呢？ 无论是v=0 或v不变，我们可以发现它们的加速度都会等于零。 这就是平衡状态时的运动学特征。 所以说，我们在判断一个物体是否处于平衡状态时可以从速度和加速度的方面来进行判断。 只要这个物体满足速度等于0或不变，且加速度等于0则就是处于平衡状态。 例题 例.(多选)如图，弹簧振子在BC间做简谐运动，O为平衡位置，B、C间距离是10 cm，B→C运动时间是1 s，则(　 　) A．振动周期是1 s，振幅是10 cm B．从B→O→C振子做了一次全振动 C．经过两次全振动，通过的路程是40 cm D．从B开始运动经过3 s，振子通过的路程是30 cm CD 物体什么时候才会处于平衡状态呢？ 请大家阅读书本告诉老师你们所找到的答案是什么？ 大家阅读的都很仔细，书上说：当物体受到几个力作用时，如果保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这个物体处于平衡状态。 也就是说，当物体满足静止或匀速直线运动状态中的一个则处于平衡状态。 生活中，处于平衡状态的物体随处可见， 老师举个例子，例如书桌上放置的书本或其它物品静止不动，我们可以说它们是处于平衡状态， 再比如随传送带匀速运动的物体，我们可以说物体处于平衡状态。 同学们还需要注意：缓慢的直线移动可认为是匀速直线运动。 现在，我们理解了什么是平衡状态，接下来请同学们思考当物体处于平衡状态时，物体的速度会有什么特点呢？ 有同学说可以等于零也可以是保持某个速度不变，非常好，那么加速度又有什么特点呢？ 无论是v=0 或v不变，我们可以发现它们的加速度都会等于零。 这就是平衡状态时的运动学特征。 所以说，我们在判断一个物体是否处于平衡状态时可以从速度和加速度的方面来进行判断。 只要这个物体满足速度等于0或不变，且加速度等于0则就是处于平衡状态。 做一做 测量小球振动的周期 做一做 测量小球振动的周期 振动物体的质量 回复系数 结论：简谐运动的周期（T）与振幅（A）无关。 新知讲解 三、相位 1.相位： 式 中 相位； 2.初相：φ是t＝0时的相位，称作初相位，或初相。 3.相位差：如果两个简谐运动的频率相同，其初相分别是φ1和φ2，它们的相位差是Δφ ＝ φ2 － φ1。