高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册第二章 机械振动2 简谐运动的描述获奖ppt课件

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册第二章 机械振动2 简谐运动的描述获奖ppt课件，共26页。PPT课件主要包含了理解周期和频率的关系，新课引入，静止位置，即平衡位置，物理意义，知能提升，深入理解即时讨论，振幅和位移的区别，周期和频率，全振动的特点等内容，欢迎下载使用。

知道简谐运动的表达式及式中各物理量的含义
知道简谐运动的振幅、周期、频率和相位的含义
傅科摆：指仅受引力和吊线张力作用而在惯性空间固定平面内运动的摆。它在一个位置附近不断地重复同样的运动。如何描述简谐运动的这种独特性呢？
以下两个振子的运动有何不同？
下面振动的最大位移比上面的要大
振动物体离开平衡位置的最大距离。
2.单位: 在国际单位制中，单位是米（m）。
振幅的2倍表示振动物体运动范围的大小。
振幅是描述振动强弱的物理量。
上一节课我们学习了振动物体的位移，本节我们认识了简谐运动的振幅。有人说振幅只不过是振动中位移的一个特殊值而已，你是否赞同这个观点？
1.全振动: 如果从振动物体向右通过O的时刻开始计时，它将运动到M，然后向左回到O，又继续向左运动到达M′，之后又向右回到O。这样一个完整的振动过程称为一次全振动。
以水平振子为例从O点出发，O、D、B、D、O是一次全振动吗？
不是，全振动是O→D→B→D→O→A→O
若振子从经过C点向右起开始，经过怎样的运动才叫完成一次全振动？
①在一次全振动过程中，一定是振子连续两次以相同速度通过同一点所经历的过程。②一次振动路程为振幅的4倍
3.周期T：（1）做简谐运动的物体完成一次全振动所需要的时间，叫作振动的周期.
（2）物理意义：描述振动快慢的物理量.
5.圆频率ω ：ω是一个与周期成反比、与频率成正比的量，叫作简谐运动的“圆频率”；描述振动快慢的物理量.
①从经过平衡位置到下一次以相同速度经过平衡位置
②从到达最大位移到下一次以相同速度到达最大位移
③从任意位置到下一次以相同速度到达该位置
如图所示，为一个竖直方向振动的弹簧振子，O为静止时的位置，当把振子拉到下方的B位置后，从静止释放，振子将在AB之间做简谐运动，给你一个秒表，怎样测出振子的振动周期T？
为了减小测量误差，采用累积法测振子的振动周期T，即用秒表测出发生n次全振动所用的总时间t，可得周期为
再把振幅减小为原来的一半，用同样的方法测量振动的周期。
通过这个实验发现，弹簧振子的振动周期与其振幅无关。不仅弹簧振子的简谐运动，所有简谐运动的周期均与其振幅无关。
简谐运动物体的位移x与运动时间t之间满足正弦函数关系，位移时间图像是一个正弦曲线，那么你能写出它的表达式吗？
1.相位：当(ωt＋φ)确定时，x＝Asin (ωt＋φ)的函数值也就确定了，即物体做简谐运动的位置状态就确定了。物理学中把(ωt＋φ)叫作相位。φ是t＝0时的相位，称为初相位或初相。2.相位差：指两个简谐运动的相位之差，可以反映出两个简谐运动的步调差异，经常用到的是两个具有相同频率的简谐运动的相位差。
两个具有相同ω的简谐运动，设其初相分别为φ1和φ2，其相位差Δφ＝(ωt＋φ2)－(ωt＋φ1)＝φ2－φ1.
A与B的相位差为0,同相步调一致
B与C的相位差为π, 反相步调相反
特别提醒：同相： Δφ＝0时两运动步调完全相同反相： Δφ＝π(或－π)时，两运动步调相反
例.如图，弹簧振子的平衡位置为 O 点，在 B、C两点之间做简谐运动。B、C 相距 20 cm。小球经过 B 点时开始计时，经过 0.5 s 首次到达 C 点。（1）画出小球在第一个周期内的 x-t 图像。（2）求 5 s 内小球通过的路程及 5 s 末小球的位移。
【思考】振子的振幅为多大？振子的周期为多大？振子的圆频率为多少？振子的初相是多大？
解：（1）B、C 相距 20 cm，知小球的振幅为 10 cm；经过 B 点时开始计时，经过 0.5 s 首次到达 C 点，知周期为1 s ；由ω＝2πf 知，ω＝2π；小球的初相位为 ;综上知小球的振动表达式为
（2）由于振动的周期 T ＝ 1s，所以在时间 t ＝ 5s 内，小球一共做了 5 次全振动。振动物体在一个周期内的路程一定为4A= 0.4 m，所以小球运动的路程为 s ＝ 5×0.4 m ＝ 2 m ；经过 5 次全振动后，小球正好回到 B 点，所以小球的位移为 0.1 m。
1.一个做简谐运动的质点,它的振幅是4 cm,频率是2.5 Hz,该质点从平衡位置开始经过2.5 s后,位移的大小和经过的路程为(　　)A.4 cm　10 cmB.4 cm　100 cmC.0　24 cmD.0　100 cm
2.周期为2 s的简谐运动,在30 s内通过的路程是60 cm,则在此时间内振子经过平衡位置的次数和振子的振幅分别为(　　)A.15次　2 cm B.30次　1 cmC.15次　1 cm D.60次　2 cm
解析:振子完成一次全振动经过轨迹上每点的位置两次(除最大位移外),而每次全振动振子通过的路程为4个振幅。
A.振幅是矢量,A的振幅是6 m,B的振幅是10 mB.周期是标量,A、B周期相等,都为100 sC.A振动的频率fA等于B振动的频率fBD.A的相位始终超前B的相位
解析:振幅是标量,A、B的振动范围分别是6 m、10 m,但振幅分别为3 m、5 m,选项A错误;A、B的周期均为 s=6.28×10-2 s,选项B错误;因为TA=TB,故fA=fB,选项C正确;Δφ=φA-φB= ,为定值,选项D正确。
4.(多选)一做简谐运动的物体的振动图像如图所示,下列说法正确的是( 　　)A.振动周期是2×10-2 sB.第2个10-2 s内物体的位移变化量是-10 cmC.物体的振动频率为25 HzD.物体的振幅是10 cm
解析:周期是完成一次全振动所用的时间,所以周期是4×10-2 s,故选项A错误;又f= ,所以f=25 Hz,则选项C正确;振动物体离开平衡位置的最大距离表示振幅,所以振幅A=10 cm,则选项D正确;第2个10-2 s内的初位置是10 cm,末位置是0,位移变化量x=x2-x1=-10 cm,选项B正确。
5.两个简谐运动分别为x1＝4asin(4πbt＋ )和x2＝2asin(4πbt＋ )，求它们的振幅之比，各自的频率，以及它们的相位差。
x＝Asin(ωt＋φ)