2018-2019学年高中物理鲁科版选修3-4（课件+教师用书）：第1章 第2节 振动的描述(2份打包)

第2节　振动的描述 振 动 特 征 的 描 述 [先填空] 1．振幅(A) (1)定义：振动物体离开平衡位置的最大距离． (2)物理意义：表示振动幅度大小或振动强弱的物理量，是标量． 2．周期(T)和频率(f) (1)全振动：振子以相同的速度相继两次通过同一位置所经历的过程． (2)周期：做简谐运动的物体，完成一次全振动所经历的时间． (3)频率：振动物体在1 s内完成全振动的次数． (4)固有周期(或固有频率)：物体在自由状态下的振动周期(或频率)，叫做固有周期(或固有频率)． (5)物理意义：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，周期与频率的关系是T＝. [再判断] 1．振动物体离开平衡位置的最大距离叫振幅．(√) 2．振幅随时间做周期性变化．(×) 3．物体两次通过平衡位置的时间叫做周期．(×) [后思考] 简谐运动中物体始末位移相同的一个过程一定是一次全振动吗？ 【提示】　不一定．一个全振动过程，物体的始末位移一定相同，但始末位移相同的一个过程，不一定是一次全振动． [核心点击] 1．对全振动的理解 (1)振动特征：一个完整的振动过程． (2)物理量特征：位移(x)、加速度(a)、速度(v)等各物理量第一次同时与初始状态相同． (3)时间特征：历时一个周期． (4)路程特征：振幅的4倍． 2．振幅和振动系统的能量关系 对一个确定的振动系统来说，系统能量仅由振幅决定，振幅越大，振动系统能量越大． 3．振幅与路程的关系 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 (1)一个周期内的路程为4倍的振幅； (2)半个周期内的路程为2倍的振幅． 4．振幅与周期的关系 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． 1．如图1­2­1所示，弹簧振子在B、C间振动，O为平衡位置，BO＝OC＝5 cm，若振子从B到C的运动时间是1 s，则下列说法正确的是(　　) 图1­2­1 A．振子从B经O到C完成一次全振动 B．振动周期是2 s，振幅是5 cm C．经过两次全振动，振子通过的路程是20 cm D．从B开始经过3 s，振子通过的路程是30 cm E．振子振动的频率是0.5 Hz 【解析】　振子从B―→O―→C仅完成了半次全振动，所以周期T＝2×1 s＝2 s，振幅A＝BO＝5 cm.弹簧振子在一次全振动过程中通过的路程为4A＝20 cm，所以两次全振动中通过路程为40 cm,3 s的时间为1.5 T，所以振子通过的路程为30 cm.故B、D正确，A、C错误．根据f＝，f＝0.5 Hz，故E正确． 【答案】　BDE 2．关于简谐运动的频率，下列说法正确的是(　　) 【导学号：78510004】 A．频率越高，振动质点运动的速度越大 B．频率越高，单位时间内速度的方向变化的次数越多 C．频率是50 Hz时，1 s内振动物体速度方向改变100次 D．弹簧振子的固有频率与物体通过平衡位置时的速度大小有关 E．固有频率由振动物体本身的属性决定 【解析】　简谐运动的频率与物体运动的快慢没有关系，描述物体运动的快慢用速度，而速度是变化的，物体振动过程中最大速度大，也不能说明它的频率大．振动得越快和运动得越快意义是不同的，故A错误．简谐运动的物体在一个周期内速度的方向改变两次，频率越高，单位时间内所包含的周期个数越多，速度方向变化的次数就越多，故B、C正确．弹簧振子的固有频率与物体通过平衡位置的速度没有关系，它由振动系统的固有量：质量m和弹簧的劲度系数k决定，故D错误，E正确． 【答案】　BCE 3．一弹簧振子的振幅是2 cm，振子完成一次全振动通过的路程是多少？如果频率是5 Hz，振子每秒钟通过的路程是多少？ 【解析】　振子完成一次全振动通过4个A，所以路程为s＝4A＝4×2 cm＝8 cm. 如果频率为5 Hz，则周期T＝ s. ＝ 故振子1 s内完成全振动的次数n＝＝5 所以振子1 s内通过的路程 s总＝n·4A＝5×4×2 cm＝40 cm. 【答案】　8 cm　40 cm 振幅与路程的关系 振动中的路程是标量，是随时间不断增大的．一个周期内的路程为4倍的振幅，半个周期内的路程为2倍的振幅． (1)若从特殊位置开始计时，如平衡位置、最大位移处，周期内的路程等于振幅． (2)若从一般位置开始计时，周期内的路程与振幅之间没有确定关系，路程可能大于、等于或小于振幅． 简 谐 运 动 的 图 象 描 述 、 公 式 表 达 [先填空] 1．坐标系的建立 以横轴表示做简谐运动物体运动的时间，纵轴表示做简谐运动的物体运动过程中相对平衡位置的位移． 2．图象的特点 一条正弦(或余弦)曲线． 3．图象意义 表示做简谐运动的物体在任意时刻相对于平衡位置的位移． 4