人教版（2019）物理选择性必修一 2.2 简谐运动的描述 课件(共21张PPT)
文档属性
| 名称 | 人教版（2019）物理选择性必修一 2.2 简谐运动的描述 课件(共21张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.3MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-02-04 14:00:37 | ||
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文档简介
(共21张PPT)
2.2 简谐运动的描述
教学课件
人教版物理选择性必修一
简谐运动
表达式：x＝Asin（ωt＋φ）
图像：
实例-弹簧振子：
下面我们根据上述表达式和图示情景，分析简谐运动的特点。
导入
1．振幅
(1)定义：振动物体离开平衡位置的_________，用A表示，单位米(m)。
(2)物理意义：表示振动的_________，是_________。
(3)振动范围：振动物体的振动范围为其___________的两倍。
最大距离
标量
振幅
一、振幅、周期和频率
强弱
振幅
振幅
新课讲解
思考：
振幅、位移和路程的区别
振幅 位移 路程
定义
矢、标性
变化
联系 振动物体离开平衡位置的最大距离
从平衡位置指向振子所在位置的有向线段
轨迹的长度
标量
矢量
标量
在稳定的振动系统中不发生变化
大小和方向随时间做周期性变化
随时间增加
(1)振幅数值上等于位移的最大值；
(2)振子在一个周期内的路程等于4个振幅,一个周期内的位移等于零
振幅、位移、路程的比较
2.全振动
（1）定义：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。
请从A或O向右开始，描述一次全振动。
思考：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？
（2）理解
a.振动物体以相同的速度相继通过同一位置所经历的过程。
b.全振动的三个特征
①物理量特征:位移(x)、加速度(a)、速度(v)三者大小、方向第一次同时与初始状态相同。
②时间特征:不管从哪个位置开始运动,完成一次全振动的时间都相同
③路程特征一个全振动所走过的路程恰为振幅的4倍
2.周期和频率
周 期(T) 频 率(f)
定 义 做简谐运动的物体完成一次 _____________所需要的时间 物体单位时间内完成_________的次数
单 位 秒(s) 赫兹(Hz)
物理 意义 表示___________的物理量 周期越大，振动越慢。 表示__________的物理量
关系式 全振动
振动快慢
全振动
振动快慢
针对训练1.(多选）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
CE
2.如图甲所示，悬挂在竖直方向上的弹簧振子，在C、D两点之间做简谐运动，O点为平衡位置。振子到达D点时开始计时，以竖直向上为正方向，一个周期内的振动图像如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．振子在O点受到的弹簧弹力等于零B．T=1.25s时，振子的速度方向为竖直向下C．振子在C点和D点的加速度相同D．T=1s到t=2s的时间内，振子的位移为-3cm
B
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？
做一做
为了减小测量误差，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：T=t/n
注意事项
(1)注意停表的正确读数方法;
(2)选择振子经过平衡位置的时刻作为开始计时的时刻误差小;
(3)n越大,测量误差越小。
实验结论：弹簧振子的振动周期与其振幅无关。所有简谐运动周期均与振幅无关。
振子的路程和位移
①无论从什么位置开始计时，物体在一个周期内通过的路程均为4A。
②无论从什么位置开始计时，物体在1/2个周期内通过的路程均为2A。
③物体在任意1/4周期内通过的路程不一定等于A，可能大于A，可能小于A，当然也可能等于A。
物理量 变化过程 B O O B’ B’ O O B
位移（X） 方向
大小
加速度（a） 方向
大小
速度（V） 方向
大小
向右
减小
向左
减小
向左
增大
向左
增大
向右
增大
向左
减小
向左
减小
向右
减小
向右
增大
向右
增大
向左
增大
向右
减小
O
B’
B
总结：做简谐运动的物体，在通过对称于平衡位置的AB两个位置时，相对应的各个各个物理量具有怎样的关系？
1.位移大小相等，方向相反
2.速度大小相等，方向可能相同，也可能相反
3.加速度大小相等，方向相反
4.从平衡位置到达这两个或从这两个点直接到达平衡位置的时间相等
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。
振幅
角速度
（圆频率）
相位
初相位
（平衡位置开始计时）
（最大位移开始计时）
同相：相差为0的两个振动，
步调完全相同。
反相：相差为π的两个振动，
步调完全相反。
二.简谐运动的表达式
1．式中x表示振动质点相对平衡位置的位移。
2．式中A表示振幅．
3．式中ω叫做圆频率，描述的都是振动的快慢
4．式中(ωt＋φ)表示相位，相当于一个角度，相位每增加2π，意味着物体完成了一次全振动．
5．式中φ表示t＝0时简谐运动质点所处的状态，称为初相位或初相。
1.一个质点做简谐运动的图像如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．质点振动的频率为4 HzB．在10 s内质点经过的路程是20 cmC．在5 s末，质点的速度为零，加速度最大
D．t=1.5 s和t=4.5 s两时刻质点的位移大小相等，都是cm
E．t=2 s和t=4 s两时刻质点的加速度和速度都相同
BCD
2.一水平弹簧振子做简谐运动，其位移与时间的关系如图所示。（1）由图中信息写出此简谐振动的振幅、圆频率及这个简谐运动的位移随时间变化的关系式。（用正弦函数表示）（2）从t＝0到t＝6.5×10－2s的时间内，振子通过的路程为多大？
谢谢观赏
2.2 简谐运动的描述
教学课件
人教版物理选择性必修一
简谐运动
表达式：x＝Asin（ωt＋φ）
图像：
实例-弹簧振子：
下面我们根据上述表达式和图示情景，分析简谐运动的特点。
导入
1．振幅
(1)定义：振动物体离开平衡位置的_________，用A表示，单位米(m)。
(2)物理意义：表示振动的_________，是_________。
(3)振动范围：振动物体的振动范围为其___________的两倍。
最大距离
标量
振幅
一、振幅、周期和频率
强弱
振幅
振幅
新课讲解
思考：
振幅、位移和路程的区别
振幅 位移 路程
定义
矢、标性
变化
联系 振动物体离开平衡位置的最大距离
从平衡位置指向振子所在位置的有向线段
轨迹的长度
标量
矢量
标量
在稳定的振动系统中不发生变化
大小和方向随时间做周期性变化
随时间增加
(1)振幅数值上等于位移的最大值；
(2)振子在一个周期内的路程等于4个振幅,一个周期内的位移等于零
振幅、位移、路程的比较
2.全振动
（1）定义：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。
请从A或O向右开始，描述一次全振动。
思考：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？
（2）理解
a.振动物体以相同的速度相继通过同一位置所经历的过程。
b.全振动的三个特征
①物理量特征:位移(x)、加速度(a)、速度(v)三者大小、方向第一次同时与初始状态相同。
②时间特征:不管从哪个位置开始运动,完成一次全振动的时间都相同
③路程特征一个全振动所走过的路程恰为振幅的4倍
2.周期和频率
周 期(T) 频 率(f)
定 义 做简谐运动的物体完成一次 _____________所需要的时间 物体单位时间内完成_________的次数
单 位 秒(s) 赫兹(Hz)
物理 意义 表示___________的物理量 周期越大，振动越慢。 表示__________的物理量
关系式 全振动
振动快慢
全振动
振动快慢
针对训练1.(多选）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
CE
2.如图甲所示，悬挂在竖直方向上的弹簧振子，在C、D两点之间做简谐运动，O点为平衡位置。振子到达D点时开始计时，以竖直向上为正方向，一个周期内的振动图像如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．振子在O点受到的弹簧弹力等于零B．T=1.25s时，振子的速度方向为竖直向下C．振子在C点和D点的加速度相同D．T=1s到t=2s的时间内，振子的位移为-3cm
B
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？
做一做
为了减小测量误差，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：T=t/n
注意事项
(1)注意停表的正确读数方法;
(2)选择振子经过平衡位置的时刻作为开始计时的时刻误差小;
(3)n越大,测量误差越小。
实验结论：弹簧振子的振动周期与其振幅无关。所有简谐运动周期均与振幅无关。
振子的路程和位移
①无论从什么位置开始计时，物体在一个周期内通过的路程均为4A。
②无论从什么位置开始计时，物体在1/2个周期内通过的路程均为2A。
③物体在任意1/4周期内通过的路程不一定等于A，可能大于A，可能小于A，当然也可能等于A。
物理量 变化过程 B O O B’ B’ O O B
位移（X） 方向
大小
加速度（a） 方向
大小
速度（V） 方向
大小
向右
减小
向左
减小
向左
增大
向左
增大
向右
增大
向左
减小
向左
减小
向右
减小
向右
增大
向右
增大
向左
增大
向右
减小
O
B’
B
总结：做简谐运动的物体，在通过对称于平衡位置的AB两个位置时，相对应的各个各个物理量具有怎样的关系？
1.位移大小相等，方向相反
2.速度大小相等，方向可能相同，也可能相反
3.加速度大小相等，方向相反
4.从平衡位置到达这两个或从这两个点直接到达平衡位置的时间相等
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。
振幅
角速度
（圆频率）
相位
初相位
（平衡位置开始计时）
（最大位移开始计时）
同相：相差为0的两个振动，
步调完全相同。
反相：相差为π的两个振动，
步调完全相反。
二.简谐运动的表达式
1．式中x表示振动质点相对平衡位置的位移。
2．式中A表示振幅．
3．式中ω叫做圆频率，描述的都是振动的快慢
4．式中(ωt＋φ)表示相位，相当于一个角度，相位每增加2π，意味着物体完成了一次全振动．
5．式中φ表示t＝0时简谐运动质点所处的状态，称为初相位或初相。
1.一个质点做简谐运动的图像如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．质点振动的频率为4 HzB．在10 s内质点经过的路程是20 cmC．在5 s末，质点的速度为零，加速度最大
D．t=1.5 s和t=4.5 s两时刻质点的位移大小相等，都是cm
E．t=2 s和t=4 s两时刻质点的加速度和速度都相同
BCD
2.一水平弹簧振子做简谐运动，其位移与时间的关系如图所示。（1）由图中信息写出此简谐振动的振幅、圆频率及这个简谐运动的位移随时间变化的关系式。（用正弦函数表示）（2）从t＝0到t＝6.5×10－2s的时间内，振子通过的路程为多大？
谢谢观赏