2.2 振动的描述 课件-2024-2025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 第2节 振动的描述 汇报人： 音乐会上，各具特色的乐器会给我们留下深刻的印象，不同乐器都在和谐地振动，在我们说话时，用手摸喉部，能感受到声带的振动。这些都表明振动具有不同的特征，如何科学地来描述振动呢？ 新知导入 作者编号：43999 2.理解简谐运动的位移图像. 3.了解简谐运动的表达式. 1.知道什么是振幅、周期、频率和相位. 学习目标 作者编号：43999 以下两个振子的运动有何不同？ 下面振动的最大位移比上面的要大 一、振动特征的描述 新知学习 作者编号：43999 一、振动特征的描述 1.振幅 (1)定义：振动物体离开平衡位置的最大距离，是标量. (2)物理意义：描述振动强弱的物理量. (3)特点：振幅的两倍（2A）表示振动物体运动范围. 2m 问题2：该弹簧振子的振幅多大？ 问题1：该弹簧振子到达A点时候离O点的距离？ 2m 2m 新知学习 作者编号：43999 2.周期T和频率f (1)周期T 振子进行一次完整的振动（全振动）所经历的时间，单位：s 一次全振动又叫一个完整的振动过程. 频率f：单位时间内完成全振动的次数，单位：Hz (2)频率f T＝ 一、振动特征的描述 新知学习 作者编号：43999 实验1：探究弹簧振子的T与k的关系. 实验2：探究弹簧振子的T与m的关系. 实验3：探究弹簧振子的T与A的关系. 探究：弹簧振子的周期由哪些因素决定? 结论：弹簧振子的周期T由振子的质量m和弹簧的劲度系数k决定,而与振幅A无关.又称为“固有周期”. （请点击小球） 一、振动特征的描述 新知学习 作者编号：43999 （3）一次全振动：振动物体从某一初始状态开始，再次回到初始状态（即位移、速度均与初态完全相同）所经历的过程。 （4）简谐运动的周期公式： 简谐运动的周期和频率由振动系统本身的因素决定，与振幅无关。 一、振动特征的描述 新知学习 作者编号：43999 二、简谐运动的位移图像 1.通过实验描绘弹簧振子做简谐运动时的振动图像 纸上的图像可视为振子在振动过程中的位移—时间图像。 新知学习 作者编号：43999 二、简谐运动的位移图像 记录弹簧振子做简谐运动时位移与时间的对应数据 2.x－t图像的建立 建立平面直角坐标系，横坐标表示时间t，纵坐标表示弹簧振子相对 的位移x。根据数据所得的图像为弹簧振子做简谐运动的 ，也称为 。 平衡位置 位移—时间图像 振动图像 新知学习 作者编号：43999 二、简谐运动的位移图像 (1)振幅A：曲线在纵轴方向上的 等于振幅A。 (2)周期T：曲线中相邻两个相同状态间隔的时间等于周期T。 3.x－t图像的特点 简谐运动的振动图像是一条正弦(或余弦)曲线。 4.x－t图像的意义 能直观地表示做简谐运动物体的 随时间按正弦(或余弦)规律变化的情况。 5.x－t图像直接反映的信息(如图所示) 位移 最大值 新知学习 作者编号：43999 三、简谐运动的位移公式 1.简谐运动的一般表达式为 表示振动质点相对于平衡位置的位移，表示振动时间． （2）表示简谐运动的振幅． （3）叫作简谐运动的角速度或圆频率，表示简谐运动的快慢. 新知学习 作者编号：43999 三、简谐运动的位移公式 2.简谐运动的表达式的特点 振幅 圆频率 初相位 相位 新知学习 作者编号：43999 三、简谐运动的位移公式 3.对简谐运动的表达式x＝Asin(ωt＋φ0)的理解. (1)式中(ωt＋φ0)表示相位，描述做周期性运动的物体在各个不同时刻所处的不同状态，是描述不同振动的振动步调的物理量．它是一个随时间变化的量，相当于一个角度，相位每增加2π，意味着物体完成了一次全振动． (2)式中φ0表示t＝0时简谐运动质点所处的状态，称为初相位或初相． 新知学习 作者编号：43999 位移： 速度： 方向：每经过最大位移处速度方向发生改变 大小：远离平衡位置时位移增大，靠近时减小 大小：靠近平衡位置时速度增大，远离时减小 方向：始终背离平衡位置，每经过平衡位置位移方向发生改变 加速度： 大小：远离平衡位置时增大，靠近时减小 方向：始终指向平衡位置，每经过平衡位置处方向发生改变 三、简谐运动的位移公式 2.简谐运动的运动特点 新知学习 作者编号：43999 课堂练习 1.某弹簧振子做简谐运动，其位移随时间变化的关系式为 x = Asin πt /4，单位为 cm，则弹簧 振子（ ） A. 第 1 s 末与第 3 s 末的位移相同； B. 第 1 s 末与第 3 s 末的速度相同； C. 第 3 s 末至第 5 s 末的位移方向都相同； D. 第 3 s 末至第 5 s 末的速度方向都相同； AD 课堂练习 作者编号：43999 课堂练习 CD 课堂练习 作者编号：43999 课堂练习 (1)由x＝3sin(t)cm，A=3 cm，ω＝ rad/s，则T＝＝4 s； 解析　 (3)由x-t图像可知 3.某质点做简谐运动，其位移随时间变化的关系式为x＝3sin(t)cm，则 (1)质点做简谐运动的振幅为____ cm，周期为____ s。 (2)质点在t＝2 s时质点的速度______，加速度______(填“最大”或“最小”)。 (3)质点第2 s末与第4 s末质点的速度方向________，在第1 s末与第3 s末时的位移方向________(填“相同”或“相反”)。 3 4 最大 最小 相反 相反 (2)在t＝2s时x=0，说明质点正通过平衡位置，速度最大，加速度最小。 课堂练习 作者编号：43999 课堂总结 D 课堂练习 作者编号：43999 振动的描述 一 振动特征的描述 二 简谐运动的位移图像 三 简谐运动的位移公式 振幅A 周期T 频率f 离开平衡位置的最大距离,表示振动强弱 完成一次全振动所用时间,表示振动快慢 单位时间内完成全振动的次数,表示振动快慢 x－t图像的建立 x－t图像的特点 x－t图像的意义 x－t图像反映的信息 x=Asinωt, A振幅, ω圆频率, x=Asin(ωt+φ0) ωt+φ0相位, φ0初相位,计时起点 课堂总结 课堂总结 作者编号：43999 Lavf58.46.101 Asineq \f(2π,T)t $$