【公開課】簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的描述+課件-2023-2024學(xué)年高二上學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第一冊(cè)

第二章

機(jī)械振動(dòng)第2節(jié)

簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的描述學(xué)習(xí)目標(biāo)1、理解振幅、周期、頻率的概念，能用它們

描述、解釋簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)2、經(jīng)歷測(cè)量小球振動(dòng)周期的實(shí)驗(yàn)過程，能分

析數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)特點(diǎn)3、了解相位、初相位4、會(huì)用數(shù)學(xué)表達(dá)式描述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)課堂引入做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體在一個(gè)位置附近不斷地重復(fù)同樣的運(yùn)動(dòng)。如何描述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的這種獨(dú)特性呢？下面我們根據(jù)上述表達(dá)式，結(jié)合右圖所示情景，分析簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的一些特點(diǎn)。BC規(guī)定向右為正方向我們已經(jīng)知道，做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體的位移x與運(yùn)動(dòng)時(shí)間t之間滿足正弦式函數(shù)關(guān)系，因此，位移x的一般函數(shù)表達(dá)式可寫為：CBO定義：振動(dòng)物體離開平衡位置的最大距離，叫做振動(dòng)的振幅。振動(dòng)范圍——振幅的兩倍——2A;振幅是標(biāo)量振幅振幅振幅任務(wù)一理解全振動(dòng)問題1：物體從M運(yùn)動(dòng)到M’,是一次全振動(dòng)嗎？為什么？問題2：物體從P0向左運(yùn)動(dòng)，再回到P0向右運(yùn)動(dòng)，算一次全振動(dòng)嗎？為什么？問題3：怎樣才算一次全振動(dòng)？全振動(dòng):振動(dòng)物體經(jīng)過一次往復(fù)運(yùn)動(dòng)回到原來的位置，且速度方向與初始相同1.周期T:做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體完成一次全振動(dòng)所需要的時(shí)間。單位:s.2.頻率f:做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體單位時(shí)間內(nèi)完成全振動(dòng)的次數(shù)。單位:Hz.3.關(guān)系：周期和頻率

思考：如圖是豎直懸掛的彈簧振子，向下拉開一段距離A使其做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，1、是否A越大運(yùn)動(dòng)的周期T也越大?2、給你一個(gè)秒表，應(yīng)該如何測(cè)量周期T，驗(yàn)證你的想法？任務(wù)二測(cè)量彈簧振子的周期T用停表測(cè)出鋼球完成n個(gè)全振動(dòng)所用的時(shí)間t，nt就是振動(dòng)的周期。n的值取大一些可以減小測(cè)量誤差。再把振幅減小為原來的一半，用同樣的方法測(cè)量振動(dòng)的周期。T=t/n結(jié)論：彈簧振子的周期由振動(dòng)系統(tǒng)本身的性質(zhì)決定（m、k）與振幅無關(guān)，所以常把周期和頻率叫做固有周期和固有頻率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：2.振動(dòng)周期與彈簧的勁度系數(shù)K有關(guān)，和振子的質(zhì)量m有關(guān)1.振動(dòng)周期T與振幅A大小無關(guān)。周期和頻率從x＝Asin（ωt＋φ）可以發(fā)現(xiàn)：當(dāng)（ωt＋φ）確定時(shí)，sin（ωt＋φ）的值也就確定了，所以（ωt＋φ）代表了做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體此時(shí)正處于一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期中的哪個(gè)狀態(tài)，（ωt＋φ）也就可也區(qū)別振動(dòng)步調(diào)的不同。1、定義：(t+)叫簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的相位。2、物理意義：表示簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)所處的狀態(tài)（位置）.3、

叫初（相）相,即t=0時(shí)相位（位置）.相位相位差相位差：兩個(gè)相同頻率的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的相位差，簡(jiǎn)稱相差。1.從平衡位置開始計(jì)時(shí)初相位1=02.從最大位移處開始計(jì)時(shí)初相位相位差思考與討論：1.若做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)物體A與B，步調(diào)始終一致，相位差

需要滿足什么條件？同相：相位差為零，

或一般地為

=2n(n=0,1,2,……)2.若做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)物體A與C，步調(diào)始終相反，相位差

需

要滿足什么條件？反相：相位差為

,

或一般地為

=(2n+1)(n=0,1,2,……)3.若做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)物體A與D，步調(diào)始終相差四分之一周期，相位差

需

要滿足什么條件？異相：相位差為

關(guān)于相位差Δφ＝φ2－φ1的說明：(1)取值范圍：－π≤

≤π.0≤

≤2π.(2)

>0，表示振動(dòng)2比振動(dòng)1超前.

<0，表示振動(dòng)2比振動(dòng)1滯后．①同相：相位差為零，一般地為=2n(n=0,1,2,……)②反相：相位差為

，一般地為=(2n+1)(n=0,1,2,……)A與B同相A與C反相A與D異相：相位差90°

振幅角速度（圓頻率）相位初相位（平衡位置處開始計(jì)時(shí)）（最大位移處開始計(jì)時(shí)）簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的描述描述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物理量簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式周期（T）振幅（A）頻率（f）相位、相位差課堂小結(jié)例1、彈簧振子在AB間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),O為平衡位置，AB間距離是20cm，A到B運(yùn)動(dòng)時(shí)間是2s，如圖所示,則(

)A．從O→B→O振子做了一次全振動(dòng)B．振動(dòng)周期為2s，振幅是10cmC．從B開始經(jīng)過6s，振子通過的路程是60cmD．從O開始經(jīng)過3s，振子處在平衡位置Css例2：寫出振動(dòng)方程.y=10sin(2πt)cmy=10sin(2πt+π/2)cm練.一物體沿x軸做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，振幅為8cm，頻率為0.5Hz，在t＝0時(shí)位移是4cm.且向x軸負(fù)向運(yùn)動(dòng)，試