物理选择性必修 第一册简谐运动的描述课文内容课件ppt

这是一份物理选择性必修 第一册简谐运动的描述课文内容课件ppt，共43页。PPT课件主要包含了简谐运动的物理量，弹簧振子的运动特点，①与振幅无关，固有周期和固有频率，Ttn，简谐运动的表达式，二简谐运动的表达式，写出振动方程，典型例题，随堂练习等内容，欢迎下载使用。
有些物体的振动可以近似为简谐运动，做简谐运动的物体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？
振动，作为运动的又一典型代表，与前面所学的运动模型相比有很大的不同，它又是用什么样的物理量来进行描述的呢？
取向右偏离平衡位置的位移为正方向，则可得振动图像为：
观察两个弹簧振子的最大位移有何不同？
1、围绕着“一个中心”位置
2、偏离“平衡位置”有最大位移
3、在两点间“往复”运动
质点离开平衡位置的最大距离
在国际单位制中，振幅的单位是米(m)．
②物理意义：表示振动物体振动强弱的物理量，直接反映了振子振动能量(E=EK+EP)的高低,振幅越大，表示振动越强．
注意：振幅是标量,只有大小,没有方向,它等于振子最大位移的大小．
一、描述简谐运动的物理量—振幅
振子的运动最显著的特点是什么？
往复性-重复性-周期性
观察三个振子的快慢有何不同？
一、描述简谐运动的物理量—周期和频率
②周期：做简谐运动的物体完成一次全振动所需要的时间，用T表示，单位：s.
①全振动：振动物体从某一初始状态开始，再次回到初始状态（即位移、速度均与初态完全相同）所经历的过程。
问题1、O—D—B—D—O是一个周期吗？
问题2、若从振子经过C向右起，经过怎样的运动才叫完成一次全振动？
③ 频率：单位时间内完成全振动的次数，用f表示， 单位：Hz.
周期T与频率f的关系是T＝
实验1：探究弹簧振子的T与A的关系.实验2：探究弹簧振子的T与k的关系.实验3：探究弹簧振子的T与m的关系.
周期和频率都反映振动快慢，那么它们与哪些因素有关呢？
②与弹簧有关，劲度系数越大，周期越小。
③与振子质量有关，质量越大，周期越大。
结论：弹簧振子的周期由振动系统本身的质量和劲度系数决定，而与振幅无关，所以常把周期和频率叫做固有周期和固有频率。
3、振动周期与振子的质量有关，质量较小时，周期较小。
2、振动周期与弹簧的劲度系数有关，劲度系数较大时， 周期较小。
1、振动周期与振幅大小无关。
弹簧振子在四分之一周期内的路程是A吗？
有可能是A，有可能大于A，有可能小于A.
【小结】弹簧振子在一个周期内的路程一定是4A，半个周期内路程一定是2A，四分之一周期内的路程不一定是A。
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
例1.振动的周期就是指振动物体（ ） A、 从任一位置出发又回到这个位置所用的时间 B 、从一个最大偏移位置运动到另一个最大偏移位置所用的时间 C 、从某一位置出发又以同一运动方向回到这个位置所用的时间 D 、经历了两个振幅的时间 E 、经历了四个振幅的时间
例2、弹簧振子在AB间做简谐运动,O为平衡位置，AB间距离是20 cm，A到B运动时间是2 s，如图所示,则(　　)A．从O→B→O振子做了一次全振动B．振动周期为2 s，振幅是10 cmC．从B开始经过6 s，振子通过的路程是60 cmD．从O开始经过3 s，振子处在平衡位置
例3、(多选)一质点做简谐运动，其位移x与时间t的关系图象如图所示，由图可知(　　)A．质点振动的频率是4 HzB．质点振动的振幅是2 cmC．t＝3 s时，质点的速度最大D．在t＝3 s时，质点的振幅为零
简谐运动的位移-时间关系振动图象：正弦曲线 振动方程：
2.先后释放，运动步调不一致。
3.为了描述振动物体所处的状态和比较两振动物体的振动步调，引入相位这个物理量
1.同时释放，运动步调一致。
描述周期性运动在某个时刻的状态。表示物体振动的步调。其单位是弧度(或度)
例如：两个用长度相同的悬线悬挂的小球，把它们拉起同样的角度同时放开，我们说它们的相位相同，如果两小球不同时释放，则后释放的小球相位落后于前一个的相位。
相位差：即某一时刻的相位之差．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.
特别提醒：相位差的取值范围一般为－π≤Δφ≤π，当Δφ＝0时两运动步调完全相同，称为同相，当Δφ＝π(或－π)时，两运动步调相反，称为反相．
(1)同相：相位差为零。一般地为=2n (n=0,1,2,……)。振动步调完全相同。(2)反相：相位差为 。一般地为=(2n+1)(n=0,1,2,……)。振动步调完全相反。
2、甲和乙两个简谐运动的相位差为 ，意味着什么?
意味着乙总是比甲滞后1/4个周期或1/4次全振动
1、一个物体运动时其相位变化多少就意味着完成了一次全振动?
相位每增加2π就意味着发生了一次全振动
y=10sin(2π t) cm
y=10sin(2π t+π/2) cm
例5.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？
1. 一个质点作简谐运动的振动图像如图．从图中可以看出，该质点的振幅A= __ m，周期Ｔ=__ s，频率f= __ Hz,从t=0开始在△t=０.5s内质点的位移 __ ,路程= ___ ．
2.(多选)物体A做简谐运动的振动位移xA＝3sin(100t＋ )m,物体B做简谐运动的振动位移xB＝5sin(100t＋ )m,比较A、B的运动(　　)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的周期都是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
3.一物体沿x轴做简谐运动，振幅为8 cm，频率为0.5 Hz，在t＝0时位移是4 cm.且向x轴负向运动，试写出用正弦函数表示的振动方程．
x＝Asin(ωt＋φ)
x＝0.08 sin(πt＋φ)m
将t＝0时，x＝0.04 m代入得
0.04＝0.08 sinφ
4.(多选)有两个简谐运动的振动方程分别是： ， ，下列说法正确的是(　 　)A．它们的振幅相同 B．它们的周期相同C．它们的相差恒定 D．它们的振动步调一致