高中物理简谐运动的描述集体备课课件ppt

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简谐运动的描述2第二章1.知道振幅、周期和频率的概念，知道全振动的含义。2.了解初相和相位差的概念以及相位的物理意义(难点)。3.知道简谐运动的表达式及各物理量的物理意义(重点)。4.能依据简谐运动的表达式描绘振动图像，会根据简谐运动图像写出其表达式(重难点)。5.能利用简谐运动的周期性与对称性解决相应问题(重点)。学习目标< 一 >简谐运动的振幅、周期和频率1.振幅(1)概念：振动物体离开平衡位置的 距离。(2)意义：振幅是表示 大小的物理量，常用字母 表示。振动物体运动的范围是振幅的 。说明：①位移是矢量，振幅是标量，最大位移的数值等于振幅。②一个给定的振动，振子的位移是时刻变化的，但振幅是不变的。最大振动幅度A两倍2.周期和频率(1)全振动：一个 的振动过程称为一次全振动。做简谐运动的物体完成一次全振动的时间总是 的。(2)周期：做简谐运动的物体完成一次 所需要的时间，用T表示。在国际单位制中，周期的单位是 。(3)频率：物体完成全振动的 与 之比，数值等于______ 的次数，用f表示。在国际单位制中，频率的单位是 ，简称 ，符号是 。完整相同全振动秒(s)次数单位时间内完成全振动赫兹赫所用时间Hz(4)周期和频率的关系：f＝____。周期和频率都是表示物体 的物理量，周期越小，频率越 ，表示振动越 。(5)圆频率ω：表示简谐运动的快慢，其与周期成 、与频率成 ，它们间的关系式为ω＝____，ω＝ 。(6)简谐运动的周期是由振动系统本身的性质决定的，与振幅 (填“有关”或“无关”)。 振动快慢大快反比正比 2πf无关做简谐运动的物体，一个周期内，路程和振幅有什么定量关系？半个周期呢？思考与讨论答案　无论从什么位置开始计时，振动物体在一个周期内通过的路程均为4A。无论从什么位置开始计时，振动物体在半个周期内通过的路程均为2A。　(2024·长沙市德成学校高二期末)如图所示，弹簧振子在A、B间做简谐运动，O为平衡位置，A、B间距离是20 cm，小球经过A点时开始计时，经过2 s首次到达B点，则A.从O→B→O小球做了一次全振动B.振动周期为2 s，振幅是10 cmC.从B开始经过6 s，小球通过的路程是60 cmD.从O开始经过3 s，小球处在平衡位置√　一质点做简谐运动，其位移x与时间t的关系图像如图所示，由图可知A.质点振动的频率是4 Hz，振幅是2 cmB.质点经过每1 s通过的路程总是2 cmC.0~3 s内，质点通过的路程为6 cmD.t＝3 s时，质点的振幅为零√拓展　质点在0.5~1.5 s内路程　　　2 cm，在1.5~2.5 s内路程　　　2 cm(均选填“大于”“等于”或“小于”)。 大于小于 返回< 二 >简谐运动的相位、表达式1.相位(1)概念：物理学中把( )叫作相位，其中φ是t＝ 时的相位，叫初相位，或初相。(2)意义：描述做简谐运动的物体某时刻在一个运动周期中的 。(3)两个具有相同频率的简谐运动的相位的差值Δφ＝ (φ1>φ2)，常说1的相位比2 Δφ，或者说2的相位比1 Δφ。说明：若Δφ＝0，表明两个物体运动步调相同，即同相。若Δφ＝π，表明两个物体运动步调相反，即反相。ωt＋φ0状态φ1－φ2超前落后 位移振幅周期初相位 √√　甲、乙两个弹簧振子均做简谐运动，甲的振幅为4 cm，乙的振幅为2 cm，它们的周期都是2 s，当t＝0时，甲的位移为4 cm；乙的位移为－2 cm。如图所示为甲的振动图像。(1)试在图中画出乙的振动图像(画出一个周期)。答案　见解析(2)写出甲、乙两个振子的振动方程并求出相位差。答案　见解析返回< 三 >简谐运动的周期性与对称性简谐运动是一种周期性的运动，简谐运动的物理量随时间周期性变化，如图所示，物体在A、B两点间做简谐运动，O点为平衡位置，OC＝OD。(1)时间的对称①物体来回通过相同两点间的时间相等，即tDB＝tBD。②物体经过关于平衡位置对称的等长的两段路程的时间相等，图中tDB＝tBD＝tCA＝tAC，tOD＝tDO＝tOC＝tCO。(2)速度的对称①物体连续两次经过同一点(如D点)的速度大小相等、方向相反。②物体经过关于O点对称的两点(如C点与D点)时，速度大小相等，方向可能相同，也可能相反。(3)位移的对称①物体经过同一点(如C点)时，位移相同。②物体经过关于O点对称的两点(如C点与D点)时，位移大小相等、方向相反。 √√1.周期性造成多解：物体经过同一位置可以对应不同的时刻，物体的位移、加速度相同，而速度可能相同，也可能等大反向，这样就形成简谐运动的多解问题。2.对称性造成多解：由于简谐运动具有对称性，因此当物体通过两个对称位置时，其位移、加速度大小相同，而速度可能相同，也可能等大反向，这种也形成多解问题。返回< 四 >课时对点练对一对答案123456789101112考点一　简谐运动的振幅、周期和频率1.(2024·河北省高二期中)关于描述简谐运动的物理量，下列说法正确的是A.振幅等于四分之一周期内物体通过的路程B.周期是指物体从任一位置出发又回到该位置所用的时间C.从平衡位置出发，一次全振动过程中，物体的位移大小等于振幅的四倍D.若物体振动的频率是50 Hz，1 s内物体的速度方向改变100次基础对点练√1234567891011答案121234567891011答案122.(2024·南阳市高二期末)如图所示，弹簧振子在B、C间做简谐振动，O为平衡位置，BO＝OC＝5 cm，若振子从B第一次运动到O的时间是0.5 s，则下列说法正确的是A.振幅是10 cmB.振动周期是1 sC.经过一次全振动，振子通过的路程是10 cmD.从B开始经过3 s，振子通过的路程是30 cm√1234567891011答案121234567891011答案12 √1234567891011答案121234567891011答案12考点二　简谐运动的相位、表达式1234567891011答案 √121234567891011答案12 1234567891011答案√121234567891011答案12 √1234567891011答案121234567891011答案12考点三　简谐运动的周期性和对称性7.一质点做简谐运动，先后以相同的速度依次通过A、B两点，历时1 s；质点通过B点后再经过1 s又第二次通过B点。在这2 s内质点通过的总路程为12 cm，则质点的振动周期和振幅分别是A.3 s，6 cmB.4 s，6 cmC.4 s，9 cmD.2 s，8 cm√1234567891011答案121234567891011答案128.如图甲所示，水平弹簧振子的平衡位置为O点，其在B、C两点之间做简谐运动，规定水平向右为正方向。图乙是弹簧振子做简谐运动的x－t图像，下列说法正确的是能力综合练1234567891011答案 √121234567891011答案121234567891011答案9.(2024·河北卷)如图，一电动机带动轻杆在竖直框架平面内匀速转动，轻杆一端固定在电动机的转轴上，另一端悬挂一紫外光笔，转动时紫外光始终竖直投射至水平铺开的感光纸上，沿垂直于框架的方向匀速拖动感光纸，感光纸上就画出了描述光点振动的x-t图像。已知轻杆在竖直面内长0.1 m，电动机转速为12 r/min，该振动的圆频率和光点在12.5 s内通过的路程分别为A.0.2 rad/s，1.0 mB.0.2 rad/s，1.25 mC.1.26 rad/s，1.0 mD.1.26 rad/s，1.25 m√121234567891011答案121234567891011答案10.(2025·徐州市第三中学高二月考)十一假期，一位游客在风景秀丽的云龙湖边欲乘坐游船，由于有些风浪，游船上下浮动。可把游船浮动简化成竖直方向的简谐运动，振幅为20 cm，周期为6.0 s。当船上升到平衡位置时，甲板刚好与码头地面平齐。甲板与地面的高度差不超过10 cm时，游客能舒服地登船。则在一个周期内，游客能舒服登船的时间是A.0.5 sB.0.75 sC.1.0 sD.2.0 s√121234567891011答案121234567891011答案11.如图所示，弹簧振子以O点为平衡位置，在B、C两点间做简谐运动。在t＝0时刻，振动物体从O、B间的P点以速度v向B点运动；在t＝0.2 s时，振动物体的速度第一次变为－v；在t＝0.5 s时，振动物体的速度第二次变为－v。(1)求弹簧振子的振动周期T。答案　1.0 s121234567891011答案(2)若B、C之间的距离为25 cm，求振动物体在4.0 s内通过的路程。答案　200 cm121234567891011答案(3)若B、C之间的距离为25 cm，从振动物体经过平衡位置向B运动开始计时，写出弹簧振子的位移表达式，并画出振动图像。答案　x＝12.5sin 2πt cm　见解析图121234567891011答案尖子生选练12.(多选)如图所示，轻弹簧上端固定，下端连接一小物块，物块沿竖直方向做简谐运动。以竖直向上为正方向，物块做简谐运动的表达式为x＝0.1sin (2.5πt) m，t＝0时刻，一小球从距物块平衡位置h高处自由落下；t＝0.6 s时，小球恰好与物块处于同一高度。重力加速度的大小g取10 m/s2。以下判断正确的是 A.h＝1.7 mB.简谐运动的周期是0.8 sC.0.6 s内物块运动的路程是0.2 mD.t＝0.4 s时，物块与小球运动方向相反√√121234567891011答案返回12