高中物理简谐运动的描述精选文档.ppt

高中物理课件 简谐运动的描述本讲稿第一页，共三十页本讲稿第二页，共三十页本讲稿第三页，共三十页1知道振幅、周期和频率的概念，知知道振幅、周期和频率的概念，知 道全振动的含义。道全振动的含义。2了解初相和相位差的概念，理解相了解初相和相位差的概念，理解相 位的物理意义。位的物理意义。3了解简谐运动位移方程中各量的物了解简谐运动位移方程中各量的物 理意义，能依据振动方程描绘振动理意义，能依据振动方程描绘振动 图象。图象。本讲稿第四页，共三十页 1描述简谐运动的物理量描述简谐运动的物理量 (1)振幅：振幅：定义：振动物体离开平衡位置的定义：振动物体离开平衡位置的 ，叫做振幅。，叫做振幅。用用A表示，单位为米表示，单位为米(m)。物理含义：振幅是描述振动物理含义：振幅是描述振动 的物理量；振幅的大小的物理量；振幅的大小反映了振动系统反映了振动系统 的大小。的大小。(2)全振动：振动物体以相同的全振动：振动物体以相同的 相继通过同一位置所经历的过相继通过同一位置所经历的过程。程。最大距离最大距离强弱强弱能量能量速度速度本讲稿第五页，共三十页(3)周期和频率：周期和频率：内容内容周期周期频率频率定义定义做简谐运动的物体完成一做简谐运动的物体完成一次次 所需要的时间，所需要的时间，叫做振动的周期叫做振动的周期单位时间内完成全单位时间内完成全 的次数，叫做振动的频率的次数，叫做振动的频率单位单位单位为单位为 (s)单位为单位为 (Hz)物理物理含义含义振动周期是表示振动周期是表示 的物理量的物理量频率是表示频率是表示 的的物理量物理量决定决定因素因素物体振动的周期和频率，由振动系统本身的物体振动的周期和频率，由振动系统本身的 决决定，与定，与 无关无关关系式关系式T_全振动全振动秒秒振动快慢振动快慢振幅振幅振动振动赫兹赫兹振动快慢振动快慢性质性质本讲稿第六页，共三十页 (4)相位：表示振动物体相位：表示振动物体 的物理量，用来描述简谐的物理量，用来描述简谐运动在一次全振动中各个时刻所处的不同状态。运动在一次全振动中各个时刻所处的不同状态。关键一点关键一点简谐运动的频率简谐运动的频率(周期周期)由振动系统决定，与振幅由振动系统决定，与振幅无关，因此又称为固有频率无关，因此又称为固有频率(周期周期)。不同状态不同状态本讲稿第七页，共三十页振幅振幅2f本讲稿第八页，共三十页1关于振幅的各种说法中，正确的是关于振幅的各种说法中，正确的是 ()A振幅是振子离开平衡位置的最大距离振幅是振子离开平衡位置的最大距离B位移是矢量，振幅是标量，位移的大小等于振幅位移是矢量，振幅是标量，位移的大小等于振幅C振幅等于振子运动轨迹的长度振幅等于振子运动轨迹的长度D振幅越大，表示振动越强，周期越长振幅越大，表示振动越强，周期越长解析：解析：振幅是振子离开平衡位置的最大距离，等于振子运动轨振幅是振子离开平衡位置的最大距离，等于振子运动轨迹长度的一半，迹长度的一半，A正确，正确，C错误；位移大小随时间变化，而错误；位移大小随时间变化，而振幅不变，故振幅不变，故B错误；振子周期与振幅无关，错误；振子周期与振幅无关，D错误。错误。答案：答案：A本讲稿第九页，共三十页2.如图如图1121所示，弹簧振子以所示，弹簧振子以O为平衡位置，在为平衡位置，在BC 间振动，则间振动，则 ()A从从BOCOB为一次全振动为一次全振动B从从OBOCB为一次全振动为一次全振动C从从COBOC为一次全振动为一次全振动DOB的大小不一定等于的大小不一定等于OC图图1121本讲稿第十页，共三十页解析：解析：O为平衡位置，为平衡位置，B、C为两侧最远点，则从为两侧最远点，则从B起始经起始经O、C、O又回到又回到B路程为振幅的路程为振幅的4倍，即倍，即A正确；若从正确；若从O起始经起始经B、O、C又回到又回到B路程为振幅的路程为振幅的5倍，超过一次全振动，即倍，超过一次全振动，即B错误；若从错误；若从C起始经起始经O、B、O又回到又回到C路程为振幅的路程为振幅的4倍，即倍，即C正确；弹簧正确；弹簧振子为理想化模型，根据简谐运动的对称性知，振子为理想化模型，根据简谐运动的对称性知，D错误。错误。答案：答案：AC本讲稿第十一页，共三十页答案：答案：B本讲稿第十二页，共三十页本讲稿第十三页，共三十页本讲稿第十四页，共三十页 1对全振动的理解对全振动的理解 正确理解全振动的概念，应注意把握振动的五个特征：正确理解全振动的概念，应注意把握振动的五个特征：(1)振动特征：一个完整的振动过程。振动特征：一个完整的振动过程。(2)物理量特征：位移物理量特征：位移(x)、加速度、加速度(a)、速度、速度(v)三者第一次同时三者第一次同时与初始状态相同。与初始状态相同。(3)时间特征：历时一个周期。时间特征：历时一个周期。(4)路程特征：振幅的路程特征：振幅的4倍。倍。(5)相位特征：增加相位特征：增加2。本讲稿第十五页，共三十页 2简谐运动中振幅和几个常见量的关系简谐运动中振幅和几个常见量的关系 (1)振幅和振动系统的能量关系：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，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，振动系统的能量越大。振动系统的能量越大。(2)振幅与位移的关系：振幅与位移的关系：振动中的位移是矢量，振幅是标量。在数值上，振幅与振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的大小相等，但在同一简谐运动中振幅是确动物体的最大位移的大小相等，但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。定的，而位移随时间做周期性的变化。本讲稿第十六页，共三十页 (3)振幅与路程的关系：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：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一个周期内的路程为4倍的振幅，半个周期内的路程为倍的振幅，半个周期内的路程为2倍的振幅。倍的振幅。(4)振幅与周期的关系：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在简谐运动中，一个确定的振动系统的周期(或频率或频率)是固定是固定的，与振幅无关。的，与振幅无关。本讲稿第十七页，共三十页3从简谐运动图象上可以读出以下信息从简谐运动图象上可以读出以下信息(1)振幅振幅最大位移的数值。最大位移的数值。(2)振动的周期振动的周期一次周期性变化对应的时间。一次周期性变化对应的时间。(3)任一时刻位移、加速度和速度的方向。任一时刻位移、加速度和速度的方向。(4)两位置或两时刻对应位移、加速度和速度的大小关系。两位置或两时刻对应位移、加速度和速度的大小关系。本讲稿第十八页，共三十页 一物体简谐运动图象如图一物体简谐运动图象如图1122所示，所示，由由xt图象可知振幅图象可知振幅A5 cm，周期，周期T4 s,2.5 s末位移为负，加速度为正，速度为负。末位移为负，加速度为正，速度为负。名师点睛名师点睛 (1)简谐运动的振幅大，其振动位移不一定大，但其最大位简谐运动的振幅大，其振动位移不一定大，但其最大位移一定大。移一定大。(2)四分之一个周期内的路程可以等于一个振幅，可以大于四分之一个周期内的路程可以等于一个振幅，可以大于一个振幅，也可以小于一个振幅。一个振幅，也可以小于一个振幅。图图1122本讲稿第十九页，共三十页 1弹簧振子以弹簧振子以O点为平衡位置在点为平衡位置在B、C两点间做简谐运动，两点间做简谐运动，BC相距相距20 cm，某时刻振子处于，某时刻振子处于B点，经过点，经过0.5 s，振子首次到，振子首次到达达C点，求：点，求：(1)振子的振幅；振子的振幅；(2)振子的周期和频率；振子的周期和频率；(3)振子在振子在5 s内通过的路程及位移大小。内通过的路程及位移大小。审题指导审题指导解答本题时应注意以下三个方面：解答本题时应注意以下三个方面：(1)振幅与振动范围的区别；振幅与振动范围的区别；(2)周期与频率的关系；周期与频率的关系；(3)路程与位移的区别。路程与位移的区别。本讲稿第二十页，共三十页本讲稿第二十一页，共三十页答案答案(1)10 cm(2)1 s1 Hz(3)200 cm10 cm本讲稿第二十二页，共三十页本讲稿第二十三页，共三十页 名师点睛名师点睛 (1)相位相位是时间是时间t的线性函数，即的线性函数，即t0，相位随时间的增加，相位随时间的增加而单调地增大，时间而单调地增大，时间t在振动的表达式中是自变量。在振动的表达式中是自变量。(2)相位能够统一地表述简谐运动的状态和振动的周期性。相位能够统一地表述简谐运动的状态和振动的周期性。本讲稿第二十四页，共三十页本讲稿第二十五页，共三十页答案答案C本讲稿第二十六页，共三十页本讲稿第二十七页，共三十页本讲稿第二十八页，共三十页点击下图进入点击下图进入 随堂检测随堂检测 归纳小结归纳小结本讲稿第二十九页，共三十页点击下图进入点击下图进入 课下作业课下作业 综合提升综合提升本讲稿第三十页，共三十页