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

第2节 简谐运动的描述 第2章 1 【学习目标】1、理解振幅、周期、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、相位差。 3、会用数学表达式描述简谐运动。 【学习重难点】 重点：简谐运动表达式及各物理量的物理意义。 难点：会用数学表达式描述简谐运动。 SZ-LWH 2 导  回顾：1、什么是简谐运动？        2、简谐运动的位移x与运动时间t之间的函数关系？ 简谐运动：如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图象（x—t图象）是一条正弦曲线，这样的振动叫做简谐运动。 B C SZ-LWH 情境导入 讲 1、振幅 以下两个相同弹簧振子的运动有何不同？ SZ-LWH 情境导入 讲 (1)概念：振动物体离开平衡位置的最大距离. (2)意义：表示物体振动幅度大小的物理量，常用字母A表示.振动物体运动的范围是振幅的两倍(2A). 振动更强 振幅 振幅 振幅 振幅 说明：①位移是矢量，振幅是标量，最大位移的数值等于振幅。 ②一个给定的振动，振子的位移是时刻变化的，但振幅是不变的。 1、振幅 能量越大 SZ-LWH 情境导入 讲 2、全振动 (1)全振动：如果从振动物体向右通过O的时刻开始计时，它将运动到M，然后向左回到O，又继续向左运动到达M′，之后又向右回到O。这样一个完整的振动过程称为一次全振动。 M′ M O x M′ O M SZ-LWH 情境导入 讲 2、全振动 M′ M O x P0 M′ O M 若从P0点向右运动开始计时，经历的一次全振动应为 注意：不管以哪里作为开始研究的起点。做简谐运动的物体完成一次全振动的时间总是相同的。 若从M点运动开始计时，经历的一次全振动应为 M→O→M′→O→M P0→M→P0→O→M′→O→P0 SZ-LWH 情境导入 讲 3周期(T) ①定义：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。 ②单位：在国际单位制中，周期的单位是秒(s)。 4频率(f) ①定义：物体完成全振动的次数与所用时间之比，数值等于单位时间内完成全振动的次数，用f表示。 ②单位：赫兹，简称赫，符号是Hz。1Hz＝1s-1。 SZ-LWH 情境导入 讲 5、圆频率 圆频率ω：表示简谐运动的快慢，其与周期成反比、与频率成正比，它们间的关系式为ω=，ω=2πf。 ※※※周期T与频率f的关系：T＝ ※※※ 说明：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，表示物体振动越快。 SZ-LWH 情境导入 讲 3、圆频率 SZ-LWH 情境导入 讲 相 位 (1)概念：物理学中把（ωt＋φ）叫作相位，其中φ是t＝0时的相位，叫作初相位(或初相). (2)意义：描述做简谐运动的物体某时刻在一个运动周期中的状态。 (3)相位差：两个具有相同频率的简谐运动的相位差值Δφ＝φ2－φ1(φ2>φ1). SZ-LWH 情境导入 讲 简谐运动的表达式 x＝Asin(ωt＋φ0)=x＝Asin(t＋φ0)，其中：x表示振动物体在t时刻离开平衡位置的位移，A为振幅，ω为圆频率，T为简谐运动的周期，φ0为初相位。 从表达式x＝Asin(ωt＋φ)体会简谐运动的周期性。当Δφ＝(ωt2＋φ)－(ωt1＋φ)＝2nπ时，Δt＝＝nT，振子位移相同，每经过周期T完成一次全振动。 SZ-LWH 情境导入 练/展 考点一：简谐运动的特性 例1、易错辨析 (1)在简谐运动的过程中，振幅是不断变化的。(　　) (2)振幅是振动物体离开平衡位置的最大距离，它是标量。(　　) (3)振子从离开某位置到重新回到该位置的过程为一次全振动过程。(　　) (4)振动物体4(T)内通过的路程一定等于振幅A。(　　) √ × × × SZ-LWH 情境导入 变式1、一质点做简谐运动，其位移x与时间t的关系图像如图所示，由图可知(　　) A．质点振动的频率是4 Hz，振幅是2 cm       B．质点经过每1 s通过的路程总是2 cm C．0～3 s内，质点通过的路程为6 cm          D．t＝3 s时，质点的振幅为零 拓展：质点在0.5～1.5 s内路程______2 cm，在1.5～2.5 s内路程_____2 cm。(均选填“大于”“等于”或“小于”) C 大于 小于 练/展 SZ-LWH 情境导入 小结 一个T 振子的路程为4A， T 振子的路程为2A， T 振子的路程一定为A吗？ 在 T内，若小球经过平衡位置，则路程S_____A，若小球经过最大位移处，则路程S_____A，若小球从平衡位置或最大位置开始，则路程S_____A。 B C ＞ ＜ ＝ SZ-LWH 情境导入 练/展 例2、有两个简谐运动：x＝ 3asin（8πbt ＋ ）和 x＝ 9asin（8πbt ＋ ）， 它们的振幅之比 是多少？   它们的频率各是多少？  t ＝ 0 时它们的相位差是多少？ A1:A2=1:3 f1:f2=1:1 △φ=φ1－φ2= SZ-LWH 情境导入 练/展 变式2、(多选)物体A做简谐运动的振动位移xA＝3sin(100t＋ ) m，物体B做简谐运动的振动位移xB＝5sin(100t＋ )  m。以下说法正确的是(　　) A．物体A的振幅是6 m，物体B的振幅是10 m B．物体A、B的周期相等，为100 s C．物体A振动的频率fA等于物体B振动的频率fB D．物体A的相位始终超前物体B的相位 CD SZ-LWH 情境导入 练/展 例3、如图为甲、乙两个简谐运动的振动图像。请根据图像写出这两个简谐运动的位移随时间变化的关系式。 x甲＝0.5sin(5πt＋π)m x乙＝0.2sin(2.5πt＋ )m SZ-LWH 情境导入 练/展 变式3、如图是两个简谐运动的振动图像， 它们的相位差是多少？ x甲＝Asin(ωt＋0) x乙＝Asin(ωt- ) Δφ＝φ甲－φ乙＝ 甲比乙超前 SZ-LWH 情境导入 结 （一）简谐运动的表达式 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） SZ-LWH 情境导入 结 THANKS 感谢观看 SZ-LWH 情境导入 星之所在 初音未来 Other 132264.0 Lavf58.46.101 $