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

新教材人教版 物理（选择性必修第一册） 第二章 机械振动 第2节 简谐运动的描述 学习目标 1．理解简谐运动的振幅、周期、频率、相位和初相位的概念。 2．知道周期和频率的关系。 3．知道简谐运动的表达式，掌握表达式中各物理量的意义， 体会数形结合思想的应用。 4．通过实例观察探究测量物体振动周期的方法。 t x 弹簧振子（简谐运动）的位移-时间图象 运动传感器 温故知新 简谐运动的振动图像（xt 图像）是一条正弦曲线，遵从正弦函数的规律。 与以往所学... text has been truncated due to evaluation version limitation. T/2 T 2T 3T/2 t x O 我们可以发现振动有强弱之分 新知引入 振幅 3.物理意义： 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 4.振子振动范围的大小： 一、振幅 2.国际单位： A 振幅 振幅 0—2A（振幅的两倍） 振幅是描述振动强弱的物理量 米 用字母A表示 交流与讨论：振幅和位移有什么区别 4.一个给定振动的振幅和位移的区别 （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。 （3）位移是矢量，振幅是标量 一、振幅 （2）振幅等于最大位移的数值 思考讨论 问题1：做匀速圆周运动的物体运动具有周期性，所以我们当时引入了周期和频率的概念。简谐运动是否具有和匀速圆周运动类似的运动特点？ 问题2：圆周运动中，周期是一圈所用的时间，那如何定义简谐运动的周期呢？ 找到简谐运动的最小重复过程 问题3：如果从A点开始运动，振子经历什么过程才完成了一次周期性运动 ? 问题4：如果从O点开始呢?回到O就完成了一次周期性运动吗 ? 与以往所学... text has been truncated due to evaluation version limitation. 二、周期和频率 1.周期T: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 T 2.全振动：振动物体从某一初始状态开始，再次回到初始状态所经历的过程为一次全振动 类似O→M→O→M′→O为一次全振动 特点： ①位移和速度都会到初状态 ②一次全振动路程为振幅的4倍 二、周期和频率 3.频率f:做简谐运动的物体单位时间内完成全振动的次数。 单位:Hz 4.周期T与频率f关系： T＝ 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 根据正弦函数x=Asin(ωt+φ)规律，(ωt+φ)在每增加2π的过程中，函数值循环变化一次，这一变化过程所需的时间便是简谐运动的周期。你能用数学知识推导周期T吗？ 5.圆频率ω： [ω(t+T)+φ]-(ωt+φ)=2π T＝ ω＝2πf 圆频率也表示简谐运动的快慢 二、周期和频率 问题1：O—D—B—D—O是一个周期吗？ 问题2：若从振子经过C向右起，经过怎样的运动才叫完成一次全振动？ 问题3：如何测弹簧振子的周期? 简谐运动的周期与振幅有关吗? 测量小球振动的周期 二、周期和频率 结论：所有简谐运动的周期由振动系统本身决定，而与振幅无关。 实验结果： 2.振动周期与弹簧的劲度系数和小球的质量有关。 1.振动周期与振幅大小无关。 二、周期和频率 新知引入 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。 相位 三、相位 1.定义:物理学中把(ωt+φ)叫作相位。 φ是t=0时的相位，称作初相。 2.意义：是表示物体振动步调的物理量，用相位来描述简谐运动在各个时刻所处的不同状态。 3.相位差： 两个具有相同频率的简谐运动的相位差，简称相差。 相位差意义：表示1的相位比2超前Δφ，或者说2的相位比1落后Δφ 说明： (1)取值范围：－2π≤≤2π. (2)>0，表示振动2比振动1超前 <0，表示振动2比振动1滞后 三、相位 ①同相：相位差为零，一般=2n (n=0,1,2,……) ②反相：相位差为 ，一般=(2n+1) (n=0,1,2,……) 振幅 角速度 （圆频率） 相位 初相位 （平衡位置处开始计时） （最大位移处开始计时） 简谐运动的位移表达式 学习目标 1．理解简谐运动的振幅、周期、频率、相位和初相位的概念。 2．知道周期和频率的关系。 3．知道简谐运动的表达式，掌握表达式中各物理量的意义， 体会数形结合思想的应用。 4．通过实例观察探究测量物体振动周期的方法。 简谐运动的描述 描述简谐运动的物理量 简谐运动的表达式 周期（T） 振幅（A） 频率（f） 相位、相位差 课堂小结 Lavf58.12.100 $$