人教版高中物理选修3-4课件-11-简谐运动的描述课件.pptx

1、第十一章 机械振动第二节 简谐运动的描述学习目标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，理解相位的物理意义。3了解简谐运动位移方程中各量的物理意义，能依据振动方程描绘振动图象。1描述简谐运动的物理量 (1)振幅：定义：振动物体离开平衡位置的 ，叫做振幅。用A表示，单位为米(m)。物理含义：振幅是描述振动 的物理量；振幅的大小反映了振动系统 的大小。(2)全振动：振动物体以相同的 相继通过同一位置所经历的过程。最大距离强弱能量速度静止位置：即平衡位置振幅振幅(3)周期和频率：内容周期频率定义做简谐运动的物体完成一次 所需要的时间，叫做振动的周期单位时间内完成全

2、的次数，叫做振动的频率单位单位为 (s)单位为 (Hz)物理含义振动周期是表示 的物理量 频率是表示 的物理量决定因素物体振动的周期和频率，由振动系统本身的 决定，与 无关关系式T_全振动秒振动快慢振幅振动赫兹振动快慢性质 (4)相位：表示振动物体 的物理量，用来描述简谐运动在一次全振动中各个时刻所处的不同状态。关键一点简谐运动的频率(周期)由振动系统决定，与振幅无关，因此又称为固有频率(周期)。不同状态2简谐运动的表达式简谐运动的一般表达式为：xAsin(t)。(1)A表示简谐运动的 。(2)是一个与频率成正比的量，称做简谐运动的圆频率，表示简谐运动的快慢，。(3)t代表简谐运动的相位，表示

3、t0时的相位，叫做初相。关键一点对于简谐运动，质点振动的位移是随时间变化的，但振幅不变，振幅等于质点振动时最大位移的大小。振幅2f1关于振幅的各种说法中，正确的是 ()A振幅是振子离开平衡位置的最大距离B位移是矢量，振幅是标量，位移的大小等于振幅C振幅等于振子运动轨迹的长度D振幅越大，表示振动越强，周期越长解析：振幅是振子离开平衡位置的最大距离，等于振子运动轨迹长度的一半，A正确，C错误；位移大小随时间变化，而振幅不变，故B错误；振子周期与振幅无关，D错误。A2.如图1121所示，弹簧振子以O为平衡位置，在BC 间振动，则 ()A从BOCOB为一次全振动B从OBOCB为一次全振动C从COBOC

4、为一次全振动DOB的大小不一定等于OC图1121AC解析：O为平衡位置，B、C 为两侧最远点，则从B起始经O、C、O又回到B路程为振幅的4倍，即A正确；若从O起始经B、O、C 又回到B路程为振幅的5倍，超过一次全振动，即B错误；若从C 起始经O、B、O又回到C路程为振幅的4倍，即C正确；弹簧振子为理想化模型，根据简谐运动的对称性知，D错误。答案：B3 振子A的周期是振子B的4倍，则A的频率是B的频率的()A4倍B.1/4C16倍 D.1/16解析：由于TA4TB，所以解析：由振动方程可知，A5 cm，2。由 可知，f1 Hz。当t0.1 s时，相位为1s的时间内振子通过的路程为4A20cm。4

5、一个简谐运动的振动方程为x5cos(2t/2)cm，这个振动的振幅是_ cm；频率是_Hz；在t0.1s时的相位是_；在1s的时间内振子通过的路程是_ cm。51 201对全振动的理解正确理解全振动的概念，应注意把握振动的五个特征：(1)振动特征：一个完整的振动过程。(2)物理量特征：位移(x)、加速度(a)、速度(v)三者第一次同时与初始状态相同。(3)时间特征：历时一个周期。(4)路程特征：振幅的4倍。(5)相位特征：增加2。想一想 一个完整的全振动过程，有什么显著的特点？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。两个振子的运动快慢有何不同？看一看 2简谐运动

6、中振幅和几个常见量的关系 (1)振幅和振动系统的能量关系：对一个确定的振动系统来说，系统能量仅由振幅决定，振幅越大，振动系统的能量越大。(2)振幅与位移的关系：振动中的位移是矢量，振幅是标量。在数值上，振幅与振动物体的最大位移的大小相等，但在同一简谐运动中振幅是确定的，而位移随时间做周期性的变化。(3)振幅与路程的关系：振动中的路程是标量，是随时间不断增大的。其中常用的定量关系是：一个周期内的路程为4倍的振幅，半个周期内的路程为2倍的振幅。(4)振幅与周期的关系：在简谐运动中，一个确定的振动系统的周期(或频率)是固定的，与振幅无关。3从简谐运动图象上可以读出以下信息(1)振幅最大位移的数值。(

7、2)振动的周期一次周期性变化对应的时间。(3)任一时刻位移、加速度和速度的方向。(4)两位置或两时刻对应位移、加速度和速度的大小关系。一物体简谐运动图象如图1122所示，由xt图象可知振幅A5 cm，周期T4 s,2.5 s末位移为负，加速度为正，速度为负。名师点睛 (1)简谐运动的振幅大，其振动位移不一定大，但其最大位移一定大。(2)四分之一个周期内的路程可以等于一个振幅，可以大于一个振幅，也可以小于一个振幅。图11-2-2 1弹簧振子以O点为平衡位置在B、C两点间做简谐运动，BC相距20 cm，某时刻振子处于B点，经过0.5 s，振子首次到达C点，求：(1)振子的振幅；(2)振子的周期和频

8、率；(3)振子在5 s内通过的路程及位移大小。审题指导解答本题时应注意以下三个方面：(1)振幅与振动范围的区别；(2)周期与频率的关系；(3)路程与位移的区别。解析(1)振幅设为A，则有2ABC20cm，所以A10cm。(2)从B点首次到达C点的时间为周期的一半，因此T2t1s；再根据周期和频率的关系可得f 1Hz。(3)振子一个周期通过的路程为4A40cm，即一个周期运动的路程为40cm，s4A540 cm200cm 5s的时间为5个周期，振子又回到原始点B，位移大小为10 cm。答案(1)10cm (2)1s1Hz (3)200cm10cm1简谐运动的表达式：xAsin(t)式中x表示振动

9、质点相对于平衡位置的位移；t 表示振动的时间；A表示振动质点偏离平衡位置的最大距离，即振幅。2各量的物理含义(1)圆频率：表达式中的 称做简谐运动的圆频率，它表示简谐运动物体振动的快慢。与周期T 及频率f 的关系：2f。名师点睛 (1)相位是时间t的线性函数，即t0，相位随时间的增加而单调地增大，时间t在振动的表达式中是自变量。(2)相位能够统一地表述简谐运动的状态和振动的周期性。应用简谐运动的表达式xAsin(t)解决简谐运动问题时，首先要明确表达式中各物理量的意义，找到各物理量对应的数值，根据 确定三个描述振动快慢的物理量间的关系，有时还需要画出其振动图象来解决有关问题。对于同一质点的振动，不同形式的简谐运动位移表达式初相位并不相同。