【物理】简谐运动的描述 2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册.pptx

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1、2.2 简谐运动的描述简谐运动的描述人人教教版版高高中中物物理理选选择择性性必必修修第第一一册册从从 开始开始匀速匀速/匀变速直线运动匀变速直线运动圆周运动圆周运动位移、速度、加速度位移、速度、加速度周期、频率、线速度、角速度周期、频率、线速度、角速度用文字、图象等方式详细地描绘或用文字、图象等方式详细地描绘或表达表达事物事物tx弹簧振子的位移弹簧振子的位移-时间时间图象图象运动传感器运动传感器T/2T2T3T/2txO振动有振动有强弱强弱之分之分物理与物理与数学数学几乎所有的物理问题都可以用数学方法进行描述几乎所有的物理问题都可以用数学方法进行描述建立数学模型，可以更概括、更简洁、更普遍地描

2、述不同事建立数学模型，可以更概括、更简洁、更普遍地描述不同事物的共同特性及内在规律性，也便于进行定量计算。物的共同特性及内在规律性，也便于进行定量计算。正弦函数正弦函数振幅振幅T/2T2T3T/2txOA物体物体离开平衡位置的离开平衡位置的最大最大距离距离一、描述一、描述简谐运动简谐运动 的物理量的物理量1.振幅振幅(1)定义：定义：振动物体离开平衡位置的振动物体离开平衡位置的最大距离最大距离(2)物理意义：表示振动的强弱物理意义：表示振动的强弱(3)单位：单位：米米(标量标量)强弱强弱(4)振幅和位移的区别振幅和位移的区别对于一个给定的振动：对于一个给定的振动：振子的振子的位移位移大小等于其

3、偏离平衡位置的大小等于其偏离平衡位置的距离距离，时刻在，时刻在变化变化；但振幅是；但振幅是不变不变的。的。位移是矢量，振幅是位移是矢量，振幅是标量标量，它等于最大位移的数值。，它等于最大位移的数值。运动后运动后振动有振动有快慢快慢之分之分0.6s0.6s0.4s0.4s0.4s运动前运动前心脏的心脏的振动图象振动图象OAB周期性周期性 往复性往复性 对称性对称性全振动全振动:振动物体从某一初始状态开始，振动物体从某一初始状态开始，再次回到再次回到初始状态初始状态所经历的过程。所经历的过程。xPMM全振动全振动振子振子连续两次连续两次以以相同状态相同状态通过通过同一点同一点（即位移、速度均与初态

4、完全相同）（即位移、速度均与初态完全相同）二、描述二、描述简谐运动简谐运动 的物理量的物理量(1)定义：做简谐运动的物体完成一次全振动所需的时定义：做简谐运动的物体完成一次全振动所需的时间叫作周期；周期的倒数叫作振动的频率。间叫作周期；周期的倒数叫作振动的频率。(2)意义：表示振动快慢的物理量。意义：表示振动快慢的物理量。快慢快慢2.周期与频率周期与频率(3)单位：秒单位：秒(周期周期)和赫兹和赫兹(频率频率)1.猜想猜想弹簧弹簧振子的振动振子的振动周期与振幅无关周期与振幅无关实验探究：弹簧实验探究：弹簧振子振子振动振动周期周期的影响因素的影响因素?累积法累积法 3.实验器材实验器材 4.实验

5、操作实验操作 质量越大，劲度系数越小，周期越大质量越大，劲度系数越小，周期越大 2.实验原理实验原理控制变量法控制变量法弹簧、钩码、标签、秒表弹簧、钩码、标签、秒表 5.数据记录及分析数据记录及分析得出结论：得出结论：寻找音乐中的寻找音乐中的“物理和谐物理和谐”大三和弦大三和弦小三和弦小三和弦固有周期固有周期 固有频率固有频率图象中物体的振动周期图象中物体的振动周期?于是于是有：有：由此解出：由此解出：周期性如何体现周期性如何体现?简谐运动与圆简谐运动与圆参考圆参考圆半径半径=振幅振幅O平衡位置平衡位置匀速圆周运动的周期匀速圆周运动的周期简谐运动的周期简谐运动的周期=圆的圆的秘密秘密O请尝试证

6、明做匀速圆周运动的小球在屏幕上的投影是请尝试证明做匀速圆周运动的小球在屏幕上的投影是简谐运动简谐运动AxOP月亮的月亮的不同状态不同状态人有悲欢离合人有悲欢离合 月有阴晴圆缺月有阴晴圆缺朔月朔月 上弦月上弦月 下弦月下弦月 满月满月 望月望月月相月相初相：初相：（t=0时的相位）时的相位）（t）代表了做简谐运动的物体此时正处于一个运动）代表了做简谐运动的物体此时正处于一个运动周期中的哪个状态。物理学中把（周期中的哪个状态。物理学中把（t）叫作相位。）叫作相位。三、描述简谐运动三、描述简谐运动 的物理量的物理量所处状态所处状态3.相位相位单位：单位：弧度弧度同相同相反相反相两个振子两个振子总是同

7、时总是同时达到达到平衡位置和位移最大处平衡位置和位移最大处两个振子两个振子运动步调正好相反运动步调正好相反相位差相位差相同频率相同频率相位差相位差相同频率相同频率xtOxtO圆中的相位圆中的相位OtxOT/4图象分析图象分析描描绘叙绘叙述述物理语言物理语言图象语言图象语言数学语言数学语言振幅A周期T频率f相位（t）投影证明 人们习惯于按照物质运动的形态，把物理学分为人们习惯于按照物质运动的形态，把物理学分为力学、热学、电磁学、光学力学、热学、电磁学、光学等子学科，其实振动和波等子学科，其实振动和波是横跨所有这些学科的。只要对机械振动研究透彻，是横跨所有这些学科的。只要对机械振动研究透彻，其结果可以运用到其他的振动中去。其结果可以运用到其他的振动中去。面对一个复杂问题面对一个复杂问题先有先有描述描述准确认识准确认识后有分析后有分析寻找方法寻找方法结合实践结合实践总结规律总结规律解释现象解释现象 预测趋势预测趋势 规避风险规避风险