2.2 振动的描述 课件-2023-2024学年高二上学期物理鲁科版（2019）选择性必修第一册

第二章 机械振动 2.2 振动的描述 2.1 简谐运动 简谐运动 之 2.1 简谐运动 简谐运动 之 一、描述简谐运动的物理量 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，常用字母A表示，单位是m，标量 2.物理意义：振幅是描述振动强弱的物理量，振幅越大，振动能量越大。 ——振幅 ----周期，频率 1.物体完成一次全振动所用的时间为周期 在一次全振动过程中，一定是振子连续两次以相同速度通过同一点所经历的过程。 （1）一个周期路程为 （2）半个周期路程为 （3）四分之一个周期路程为 4A 2A 不一定等于A 2.频率f：单位时间内完成的全振动的次数，单位：Hz。 周期和频率之间的关系： f=1/T 振子的周期和频率与振幅无关，仅与振动系统有关 2.1 简谐运动 简谐运动 之 例1、弹簧振子在AB间做简谐运动,O为平衡位置，AB间距离是20 cm，A到B运动时间是2 s，如图所示,则(　　) A．从O→B→O振子做了一次全振动 B．振动周期为2 s，振幅是10 cm C．从B开始经过6 s，振子通过的路程是60 cm D．从O开始经过3 s，振子处在平衡位置 C 半个周期 6s＝1.5T s＝6A＝60cm 3s＝0.75T 2.1 简谐运动 简谐运动 之 弹簧振子的频闪照片: 二、弹簧振子的位移—时间图象（x—t图象） 实验二：用滴水装置绘制水平弹簧振子x-t图 A B O 结论：弹簧振子的振动图像是一条正弦曲线。 思考：X-t图像是振子的运动轨迹吗？ 2.1 简谐运动 简谐运动 之 A B O （1）由图像可以直接读取A，T,可以求出f （2）比较质点在任意时刻的位移的大小和方向 （3）比较任意时刻的速度，加速度（回复力）的大小和方向 （4）比较质点在任意时间内质点的位移，加速度，速度的变化情况 2.1 简谐运动 简谐运动 之 例2、(多选)一质点做简谐运动，其位移x与时间t的关系图象如图所示，由图可知(　　) A．质点振动的频率是4 Hz B．质点振动的振幅是2 cm C．t＝3 s时，质点的速度最大 D．在t＝3 s时，质点的振幅为零 BC 2.1 简谐运动 简谐运动 之 三、简谐运动的表达式 1.振动方程 相位 振幅 圆频率 初相位 2.相位：ωt＋φ0 描述物体振动步调的物理量，描述在一个全振动所处的阶段，φ0 为初相 ， φ0 等于0 则表示为从平衡位置开始向正方向振动 2.1 简谐运动 简谐运动 之 3.相位差 对两个简谐运x1＝A1sin(ωt＋φ1) ，x2＝A2sin(ωt＋φ2)， Δφ＝φ2－φ1，即是两振动的相位差． (1)同相：相位差为零， 一般地为=2n (n=0,1,2,……) (2)反相：相位差为 ， 一般地为=(2n+1) (n=0,1,2,……) 2.1 简谐运动 简谐运动 之 例3.某简谐运动的位移与时间关系：x=0.1sin（100πt＋π ）cm, 由此可知该振动的振幅是______cm，频率是 Ｈz，零时刻振动物体的速度与规定正方向_____（填“相同”或“相反”)。 0.1 50 相反 2.1 简谐运动 简谐运动 之 例4、一物体沿x轴做简谐运动，振幅为8 cm，频率为0.5 Hz，在t＝0时位移是4 cm.且向x轴负向运动，试写出用正弦函数表示的振动方程． 解析 x＝Asin(ωt＋φ) A＝8cm f＝0.5Hz x＝0.08 sin(πt＋φ)m ω＝2πf=π 将t＝0时，x＝0.04 m代入得 0.04＝0.08 sinφ 位移在减小 所求振动方程为： 解得初相φ＝ 或 . 2.1 简谐运动 简谐运动 之 课堂小结 一、描述简谐运动的物理量 ——振幅、周期、频率、相位 振幅：描述振动的强弱 周期和频率：描述振动的快慢 相位：描述振动的步调 二、简谐运动的表达式 Lavf58.29.100 $$