2.2 简谐运动的描述 课件-2026-2027学年高二上学期物理粤教版选择性必修第一册

该高中物理课件聚焦机械振动与简谐运动，从机械振动定义出发，通过实例辨析（如树枝、声带运动）引入概念，结合例题与变式训练过渡到简谐运动的图像描述及振幅、周期、频率、相位等物理量，构建从具体到抽象的学习支架。 其亮点在于以大量课堂练习和图像分析为载体，强化科学思维中的模型建构（如弹簧振子模型）与科学推理（从x-t图像判断位移、速度变化），题后小结系统梳理知识，助力学生形成运动和相互作用观念，教师可通过结构化例题提升教学效率。

例1　下列运动中不属于机械振动的是(　　) A．树枝在风的作用下运动 B．竖直向上抛出的物体的运动 C．说话时声带的运动 D．爆炸声引起窗扇的运动 课堂练习 【解析】物体或物体的一部分在某一位置附近的往复运动称为机械振动。树枝的运动、声带的运动以及窗扇的运动均是物体在某一位置即平衡位置附近的往复运动；竖直向上抛出的物体的运动虽然是往复运动，但不是在某个平衡位置附近的运动，所以不属于机械振动。故选B。 B 课堂练习 【解析】平衡位置是钢球不振动时静止的位置，钢球振动的平衡位置应在钢球重力与弹簧弹力大小相等的位置。故D正确。 D 题后小结：弹簧振子有多种表现形式，对于不同的弹簧振子，在平衡位置处，弹簧不一定处于原长(如竖直放置的弹簧振子)，但运动方向上的合外力一定为零，速度也一定最大． 课堂练习 【解析】由频闪照相方法获得弹簧振子位移—时间图像的原理以及题中图像可知，该图像的坐标原点是建立在弹簧振子的平衡位置处，小球在振动过程中是沿纵轴方向运动的，且为了显示小球在不同时刻偏离平衡位置的位移，让底片沿横轴方向做匀速直线运动，故B、C错误，A正确；图像中相邻振子的像的拍摄时间间隔相同，越密处说明小球位置变化越慢，D正确。 AD 课堂练习 【解析】振子在A点和B点时的位移最大，由于取向右为正方向，所以振子在A点时有正向最大位移，在B点时有负向最大位移，则t2时刻振子在A点，t4时刻振子在B点，故A正确，B错误；由图乙可知，在t1～t2和t3～t4时间内振子的位移都在增大，故C正确，D错误。 AC 课堂练习 【解析】物体经过平衡位置向正方向运动，先后经过P、Q两点，故位移增大，速度减小，A正确，B错误；物体从正方向最大位移处向负方向运动，先后经过M、N两点，且N点在平衡位置另一侧，故从M→N位移先减小后增大，C正确，D错误。 AC 第二章 机械振动 2 简谐运动的描述 一、简谐运动的函数描述 (1)简谐运动的位移—时间图象反映的是质点偏离平衡位置的位移随时间变化的规律，简谐运动的图象并不是质点的运动轨迹，运动轨迹的长度也不是正弦或余弦图线拉开后的长度． (2)在x­t图象上，质点在某时刻的位移，即为此时刻对应的纵坐标． (3)质点在某段时间内的路程(轨迹的长度)，需结合振动质点的实际运动轨迹进行计算． 一、简谐运动的函数描述 （4）简谐运动位移—时间图像的函数表达式 一、简谐运动的函数描述 1、振幅 (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．用A表示，国际单位为米(m)． (2)物理含义：振幅是描述振动范围的物理量；振幅的大小反映了振动的强弱和振动系统能量的大小． 2、角频率：ω是一个与频率成正比的物理量，叫简谐运动的角频率（也叫圆频率）。 如图，A=0.08m，ω=0.5πrad/s 3、相位：位移—时间函数中的（ωt+φ）叫做相位，当t=0时的相位φ叫作初相位。 相位是一个表示振子处在振动周期中的哪个位置的物理量。 内　容 周　期 频　率 定　义 做简谐运动的物体完成一次全振动所用的时间 单位时间内完成全振动的次数 单　位 秒(s) 赫兹(Hz) 物理含义 都是表示振动快慢的物理量 联　系 T＝ 4．周期(T)和频率( f ) 一、简谐运动的函数描述 ω与周期T或者频率 f 的关系为 一、简谐运动的函数描述 注意事项： (1)振幅与位移：振动中的位移是矢量，振幅是标量．在数值上，振幅与振动物体的最大位移相等，在同一简谐运动中振幅是确定的，而位移随时间做周期性的变化． (2)振幅与路程：振动中的路程是标量，是随时间不断增大的．其中常用的定量关系是：一个周期内的路程为4倍振幅，半个周期内的路程为2倍振幅． (3)振幅与周期：在简谐运动中，一个确定的振动系统的周期(或频率)是固定的，与振幅无关． 二、简谐运动的图像描述 观察以下图像，列举你所观察到的两个图像的异同。 振幅A不同 周期相同 初始起点不同（步调不同） 如何用函数描述这两个图像的不同之处呢？ 二、简谐运动的图像描述 （1）两个函数的相位是不同的，对于频率相同、相位不同的振子，我们通过对比它们的相位差来比较它们的振动先后的关系。若相位差用Δφ表示，则 Δφ=（ωt+φ2）-（ωt+φ1）=φ2-φ1 相位是一个相对概念，与所取的时间零点有关。两个振动的相位差是一个绝对的概念，表示两个频率相同的简谐运动的振动先后的关系。 ①若△φ=φ2-φ1>0 ，振动2的相位比1超前△φ； ②若△φ=φ2-φ1<0，振动2的相位比1落后△φ。 课堂小结 位 移 振 幅 初 相 相 位 圆频率 周 期 课堂练习 课堂练习 BCD 课堂练习 B 课堂练习 AC 课堂练习 CD 课堂练习 课堂练习 课堂练习 [变式训练1]　如图所示，弹簧下端悬挂一钢球，上端固定组成一个振动系统，用手把钢球向上托起一段距离，然后释放，下列说法正确的是(　 　) A．钢球运动的最高处为平衡位置 B．钢球运动的最低处为平衡位置 C．弹簧处于原长的位置为平衡位置 D．钢球原来静止时的位置为平衡位置 例2　(多选)如图所示是用频闪照相的方法获得的弹簧振子的位移—时间图像，下列有关该图像的说法中正确的是(　 　) A．该图像的坐标原点是建立在弹簧振子的平衡位置处 B．从图像可以看出小球在振动过程中是沿横轴方向运动的 C．为了显示小球在不同时刻偏离平衡位置的位移，让底片沿垂直横轴的方向做匀速直线运动 D．图像中小球的疏密显示出相同时间内小球位置变化的快慢不同 [变式训练2]　(多选)如图甲所示，一弹簧振子在A、B间振动，取向右为正方向，振子经过O点时开始计时，其振动的x­t图像如图乙所示。则下列说法中正确的是(　　) A．t2时刻振子在A点 B．t2时刻振子在B点 C．在t1～t2时间内，振子的位移在增大 D．在t3～t4时间内，振子的位移在减小 例3　(多选)如图所示为某物体做简谐运动的图像，下列说法中正确的是(　　) A．由P→Q位移在增大 B．由P→Q速度在增大 C．由M→N位移先减小后增大 D．由M→N位移始终减小 $