2.2 简谐运动的描述 课件-2024-2025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 年 级：高二年级 学 科：高中物理（人教版） 学习目标： 1.理解振幅、周期和频率的概念，能用这些概念描述、解释简谐运动。 2.了解相位、初相位。 3.会用数学表达式描述简谐运动。 4.经历测量小球振动周期的实验过程，能分析数据，发现特点、形成结论。 任务一：振幅 思考：两个振子的运动位移有什么不同？ 不同点：小球偏离平衡位置的最大距离不同，或者说振动的幅度不同。 任务一：振幅 1.意义：描述振子振动强弱的物理量，常用字母A表示。 2.定义：振动物体离开平衡位置的最大距离，叫做振动的振幅。 3.单位：国际单位是m。 4.标量：只有大小，没有方向。 A -A 任务一：振幅 思考：振幅和位移有什么区别？ 对于一个给定的振动： 1.振幅是不变的，位移时刻在变化。 2.振幅是标量，位移是矢量，振幅等于位移的最大值。 任务二：周期和频率 思考：两个振子的运动有什么不同？ 不同点：振子往返运动所用的时间不同，即周期不同。 任务二：周期和频率 思考：振子怎样才算完成一次周期性运动？ 问题：物体从M运动到M'，算一次周期性运动吗？ 不是的，质点没有回到出发点M。 任务二：周期和频率 思考：振子怎样才算完成一次周期性运动？ 问题：物体从P0向左运动，再回到P0向右运动，算一次周期性运动吗？ 也不是的，质点虽然回到了出发点，但是运动方向相反。 任务二：周期和频率 1.全振动：振动物体以相同的速度（大小和方向）相继通过同一位置所经历的过程。 2.周期：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：s。 3.频率：单位时间内完成全振动的次数，用f表示，单位：Hz. 4.关系： 问题：周期或频率与中的那个量有关？ 任务二：周期和频率 问题：周期或频率与中的那个量有关？ 根据正弦函数规律，在每增加2的过程中，函数值循环变化一次。这一变化过程所需要的时间便是简谐运动的周期。 于是有： 由此解出： 根据周期与频率间的关系，则： 可见，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。 任务二：周期和频率 1.全振动：振动物体以相同的速度（大小和方向）相继通过同一位置所经历的过程。 2.周期：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：s。 3.频率：单位时间内完成全振动的次数，用f表示，单位：Hz. 4. 叫做简谐运动的圆频率，也可以表示简谐运动的快慢。 5.关系： ，， 任务二：周期和频率 做一做：测量小球振动的周期 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？ 问题：将哪一点作为振动的计时起点较合适些？为什么？ 将O点作为计时起点更好，小球经过O点时的速度最大，偶然误差要小一些。 任务二：周期和频率 做一做：测量小球振动的周期 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？ 问题：是测量一次全振动的时间好，还是测量多次全振动的时间更好？为什么？ 对一次全振动进行测量得到的周期的误差大，主要是人的反应时间不能忽略，因此测量多次全振动的时间更好。 任务二：周期和频率 做一做：测量小球振动的周期 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？ 问题：如何研究小球振动周期与振幅的关系? 保持同一个弹簧振子不变，改变振幅，分别测量振子的周期。 任务二：周期和频率 做一做：测量小球振动的周期 任务三：相位 问题：中的表示什么？ 当（ωt＋φ）确定时，sin（ωt＋φ）的值也就确定了，所以（ωt＋φ）代表了做简谐运动的物体此时正处于一个运动周期中的哪个状态。 为了描述振动物体在各个时刻所处的振动状态， “”叫简谐运动的相位， 其中叫初相，即t=0时的相位。 任务三：相位 实验：观察两个小球的振动情况。 任务三：相位 感受相位的意义 1.在同一位置同时释放两个物体，比较两个物体的振动状态。 2.先后释放两个物体，比较两个物体的振动状态。 3.第一个物体达到平衡位置再释放第二个物体，比较两个物体的振动状态。 4.两个物体同时从上下两端的最大位移处释放，比较两个物体的振动状态。 位移 振幅 初相 相位 圆频率 周期 综上所述： 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是x＝Asin[(2π/ T)t＋φ0]。所以，振幅、周期、初相位都是描述简谐运动特征的物理量。 祝同学们学习愉快 EVCapture4.1.9软件录制 Lavf59.6.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn EVCapture4.1.9软件录制 Lavf59.6.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $$