人教版（2019）物理选修一第二章第2节 简谐运动的描述 (2)教学课件PPT

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册简谐运动的描述教学ppt课件，共28页。PPT课件主要包含了振幅与路程的关系等内容，欢迎下载使用。
下面我们根据上述表达式，结合右图所示情景，分析简谐运动的一些特点。
我们已经知道，做简谐运动的物体的位移x与运动时间t之间满足正弦式函数关系，因此，位移x的一般函数表达式可写为：
(1)定义：振动物体离开平衡位置的最大距离。
振幅的两倍表示振动物体运动范围的大小。
(2)意义：表示振动的强弱。
(3)单位：米；常用A表示。
用M点和M ′点表示水平弹簧振子在平衡位置O点右端及左端最远位置；
（1）全振动：一个完整的振动过程。
如果从振动物体向右通过O的时刻开始计时，它将运动到C，然后向左回到O，又继续向左运动到达B，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。
做简谐运动的物体总是不断地重复着这样的运动过程，不管以哪里作为开始研究的起点。做简谐运动的物体完成一次全振动的时间总是相同的。
振动物体以相同的速度（大小和方向）相继通过同一位置所经历的过程。
根据周期与频率间的关系，则：
（2）周期：做简谐运动的物体完成一次全振动所需要的时间。
（3）频率：做简谐运动的物体单位时间内完成全振动的次数。
弹簧上端固定，下端悬挂钢球。把钢球从平衡位置向下拉一段距离A，放手让其运动，A 就是振动的振幅。用停表测出钢球完成n个全振动所用的时间t， t/n 就是振动的周期。n的值取大一些可以减小测量误差。
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。
通过这个实验会发现，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
弹簧振子周期和频率由振动系统本身的因素决定（振子的质量m和弹簧的劲度系数k ），与振幅无关。
实验表明，弹簧振子的振动周期满足：
(1)单位：弧度（rad）
从x＝A sin（ωt＋φ）可以发现，当（ωt＋φ）确定时，sin（ωt＋φ）的值也就确定了，所以（ωt＋φ）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（ωt＋φ）叫作相位（phase）。
当t＝0时， ωt＋φ= φ， 故φ被称作初相位，或初相。
A与D异相：相位差90°
根据一个简谐运动的振幅A、周期T、初相位φ0，可以知道做简谐运动的物体在任意时刻t的位移x是x＝Asin[(2π/ T)t＋φ0]。所以，振幅、周期、初相位都是描述简谐运动特征的物理量。
三、简谐运动的周期性和对称性
1．周期性：做简谐运动的物体经过一个周期或几个周期后，能回复到原来的状态。
如图所示，物体在A和B之间运动，O点为平衡位置，C和D两点关于O点对称，则
(1)时间的对称 ①物体来回通过相同的两点间的时间相等．如tDB＝tBD. ②物体经过关于平衡位置对称的等长的两线段的时间相等， 图中tOB＝tBO＝tOA＝tAO，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与D)的速度大小相等，方向可能相同，也可能相反．
1、振动物体在一个周期内的路程：
完成一次全振动的路程是4A
若从振子向右经过某点p起，经过半个周期以后振子运动到什么位置？
半个周期后振子到了P′点
半个周期内的路程是多少呢？
2、振动物体在半个周期内的路程：
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.
结论：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。
3、振动物体在四分之一个周期内的路程：
1．一个小球在平衡位置O点附近做简谐运动，若从O点开始计时，经过3s小球第一次经过M点，再继续运动，又经过2s它第二次经过M点；求该小球做简谐运动的可能周期。
3．如图是两个简谐运动的振动图像，它们的相位差是多少？