高中人教物理選擇性必修一第2章第2節(jié)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的描述課件

1、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的描述人教版 選擇性必修1新知導(dǎo)入思考與討論1：振動(dòng)，作為運(yùn)動(dòng)的又一典型代表，與前面所學(xué)的運(yùn)動(dòng)模型相比有很大的不同，它又是用什么樣的物理量來(lái)進(jìn)行描述的呢？取向右偏離平衡位置的位移為正方向，則可得振動(dòng)圖像為：新知講解觀察：兩個(gè)振子的運(yùn)動(dòng)位移有何不同？新知講解3）、振幅是描述振動(dòng)強(qiáng)弱的物理量，常用字母A表示。1）、定義：振動(dòng)物體離開(kāi)平衡位置的最大距離，叫做振動(dòng)的振幅，國(guó)際單位是m。2）、振幅的大小，直接反映了振子振動(dòng)能量(E=EK+EP)的高低。1、振幅靜止位置振幅振幅：即平衡位置4）、振子振動(dòng)范圍的大小，就是振幅的兩倍，2A一、描述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物理量新知講解思考與討論2：振幅和位移的區(qū)別是

2、什么？對(duì)于一個(gè)給定的振動(dòng)：1、振子的位移是偏離平衡位置的距離，故時(shí)刻在變化；但振幅是不變的。2、位移是矢量，振幅是標(biāo)量，它等于最大位移的數(shù)值。新知講解思考討論3：振子的運(yùn)動(dòng)最顯著的特點(diǎn)是什么？往復(fù)性-重復(fù)性-周期性新知講解A/ O A振子在AA之間振動(dòng)，O為平衡位置。如果從A點(diǎn)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)，再經(jīng)過(guò)O點(diǎn)回到A點(diǎn)，就說(shuō)它完成了一次全振動(dòng)，此后振子只是重復(fù)這種運(yùn)動(dòng)。（1）從OAOAO也是一次全振動(dòng)B2、全振動(dòng)（2）從BAOAOB也是一次全振動(dòng)A/AOB新知講解在一次全振動(dòng)過(guò)程中，一定是振子連續(xù)兩次以相同速度通過(guò)同一點(diǎn)所經(jīng)歷的過(guò)程。（強(qiáng)調(diào)方向性）一次全振動(dòng)：振動(dòng)物體從某一初始狀態(tài)開(kāi)始，再

3、次回到初始狀態(tài)（即位移、速度均與初態(tài)完全相同）所經(jīng)歷的過(guò)程。一次全振動(dòng)的特點(diǎn)：振動(dòng)路程為振幅的4倍思考討論4：從振子的位移、速度、加速度等方面思考一個(gè)完整的全振動(dòng)過(guò)程，有什么顯著的特點(diǎn)？新知講解（2）頻率f:單位時(shí)間內(nèi)完成全振動(dòng)次數(shù) O B O A O t=?OB O t=?OB t=?TT/2T/43、周期和頻率（3）周期越小，頻率越大，運(yùn)動(dòng)越快。（1）周期T:做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體完成一次全振動(dòng)所用的時(shí)間新知講解思考討論5：如圖所示，為一個(gè)豎直方向振動(dòng)的彈簧振子，O為靜止時(shí)的位置，當(dāng)把振子拉到下方的B位置后，從靜止釋放，振子將在BC之間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，給你一個(gè)秒表，怎樣測(cè)出振子的振動(dòng)周期T？為了減小

4、測(cè)量誤差，采用累積法測(cè)振子的振動(dòng)周期T，即用秒表測(cè)出發(fā)生次全振動(dòng)所用的總時(shí)間t，可得周期為T=t/n新知講解彈簧振子的周期由振動(dòng)系統(tǒng)本身的質(zhì)量和勁度系數(shù)決定，而與振幅無(wú)關(guān)，所以常把周期和頻率叫做固有周期和固有頻率。新知講解思考討論6：若從振子向右經(jīng)過(guò)某點(diǎn)P起，經(jīng)過(guò)半個(gè)周期以后振子運(yùn)動(dòng)到什么位置？AOAPv平衡位置P 半個(gè)周期后振子到了P點(diǎn)半個(gè)周期內(nèi)的路程是多少呢？2Axx新知講解AOAPv平衡位置P xx思考討論7：彈簧振子在四分之一周期內(nèi)的路程是A嗎？有可能是A，有可能大于A，有可能小于A.【小結(jié)】彈簧振子在一個(gè)周期內(nèi)的路程一定是4A，半個(gè)周期內(nèi)路程一定是2A，四分之一周期內(nèi)的路程不一定是A

5、。新知講解1.同時(shí)釋放，運(yùn)動(dòng)步調(diào)一致。2.先后釋放，運(yùn)動(dòng)步調(diào)不一致。3.為了描述振動(dòng)物體所處的狀態(tài)和比較兩振動(dòng)物體的振動(dòng)步調(diào)，引入相位這個(gè)物理量二、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式新知講解相位：描述周期性運(yùn)動(dòng)在某個(gè)時(shí)刻的狀態(tài)。表示物體振動(dòng)的步調(diào)。例如：兩個(gè)用長(zhǎng)度相同的懸線懸掛的小球，把它們拉起同樣的角度同時(shí)放開(kāi)，我們說(shuō)它們的相位相同，如果兩小球不同時(shí)釋放，則后釋放的小球相位落后于前一個(gè)的相位。簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移-時(shí)間關(guān)系振動(dòng)圖象：正弦曲線 振動(dòng)方程：新知講解新知講解振幅圓頻率相位初相位新知講解2、甲和乙兩個(gè)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的相差為 ，意味著什么?意味著乙總是比甲滯后1/4個(gè)周期或1/4次全振動(dòng) 1、一個(gè)物體運(yùn)動(dòng)時(shí)其相位變

6、化多少就意味著完成了一次全振動(dòng)?相位每增加2就意味著發(fā)生了一次全振動(dòng)思考與討論新知講解(1)同相：相位差為零，一般地為=2n (n=0,1,2,)。振動(dòng)步調(diào)完全相同。(2)反相：相位差為 ，一般地為=(2n+1)(n=0,1,2,)。振動(dòng)步調(diào)完全相反。(2- 1)叫相位差(兩個(gè)具有相同頻率的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的初相之差)。對(duì)頻率相同的兩個(gè)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)有確定的相位差。課堂練習(xí)1、物體A做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)位移， ，物體B做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)位移， 。比較A、B的運(yùn)動(dòng)()A振幅是矢量，A的振幅是6 m，B的振幅是10 mB周期是標(biāo)量，A、B周期相等為100 sCA振動(dòng)的頻率fA等于B振動(dòng)的頻率fBDA的相位始終超前B的

7、相位/3課堂練習(xí)【答案】C、D新知講解例題：如圖，彈簧振子的平衡位置為0點(diǎn)，在B、C兩點(diǎn)之間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。B、C相距20 cm。小球經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，經(jīng)過(guò)0.5s首次到達(dá)C點(diǎn)。(1)畫出小球在第一個(gè)周期內(nèi)的x-t圖像。(2)求5s內(nèi)小球通過(guò)的路程及5s末小球的位移。新知講解解：(1)以O(shè)點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn)，沿OB建立坐標(biāo)軸，如圖2.2-5。 以小球從B點(diǎn)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的時(shí)刻作為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，用正弦函數(shù)來(lái)表示小球的位移-時(shí)間關(guān)系，則函數(shù)的初相位為/2.由于小球從最右端的B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最左端的C點(diǎn)所用時(shí)間為0.5 s,所以振動(dòng)的周期T= 1.0s;由于B點(diǎn)和C點(diǎn)之間的距離為0.2m,所以，振動(dòng)的振幅4=0.1 m。

8、根據(jù) ,可得小球的位移-時(shí)間關(guān)系為據(jù)此，可以畫出小球在第一個(gè)周期內(nèi)的位移一時(shí)間圖像，如圖所示。(2)由于振動(dòng)的周期T= 1 s,所以在時(shí)間t=5s內(nèi)，小球-共做了n=5次全振動(dòng)。小球在一次全振動(dòng)中通過(guò)的路程為4A= 0.4 m,所以小球運(yùn)動(dòng)的路程為s= 5x0.4m=2m;經(jīng)過(guò)5次全振動(dòng)后，小球正好回到B點(diǎn)，所以小球的位移為0.1 m。拓展提高1、如圖所示,彈簧振子以O(shè)為平衡位置在B、C間振動(dòng),則()A.從BOC為一次全振動(dòng)B.從OBOC為一次全振動(dòng)C.從COBOC為一次全振動(dòng)D.從DCOBO為一次全振動(dòng)答案：C解析：從全振動(dòng)中路程與振幅間的固定關(guān)系上解決本題。A項(xiàng)對(duì)應(yīng)的路程是振幅的2倍,B項(xiàng)

9、所述路程為振幅的3倍,C項(xiàng)所述路程為振幅的4倍,D項(xiàng)對(duì)應(yīng)的路程大于3倍振幅而小于4倍振幅。拓展提高2、(多選)一做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體的振動(dòng)圖像如圖所示,下列說(shuō)法正確的是()A.振動(dòng)周期是210-2 sB.第2個(gè)10-2 s內(nèi)物體的位移變化量是-10 cmC.物體的振動(dòng)頻率為25 HzD.物體的振幅是10 cm解析：周期是完成一次全振動(dòng)所用的時(shí)間,所以周期是410-2 s,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;又f= ,所以f=25 Hz,則選項(xiàng)C正確;振動(dòng)物體離開(kāi)平衡位置的最大距離表示振幅,所以振幅A=10 cm,則選項(xiàng)D正確;第2個(gè)10-2 s內(nèi)的初位置是10 cm,末位置是0,位移變化量x=x2-x1=-10 cm,選項(xiàng)B正確。答案：BCD拓展提高3、一物體沿x軸做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),振幅為8 cm,頻率為0.5 Hz,在t=0時(shí)位移