物理人教版（2019）选择性必修第一册2.2简谐运动的描述（共21张ppt）
文档属性
| 名称 | 物理人教版（2019）选择性必修第一册2.2简谐运动的描述（共21张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 10.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-02-23 21:22:08 | ||
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文档简介
(共21张PPT)
新知导入
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？
我们已经知道，做简谐运动的物体的位移x与运动时间t之间满足正弦函数关系，因此，位移x的一般函数表达式可写成为
下面我们根据上述表达式，结合如图所示情景，分析简谐运动的特点。
新知讲解
一、振幅
振幅的两倍表示振动物体运动范围的大小。
1.定义：振动物体离开平衡位置的最大距离。常用字母A表示。
2.物理意义：描述物体振动强弱的物理量。
3.单位：米（m）
振幅是标量。
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。
因为，所以，这说明A是物体离开平衡位置的最大距离。
新知讲解
1.全振动：如果从振动物体向右通过O的时刻开始计时，它将运动到M， 然后向左回到O，又继续向左运动到达M’，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。
二、周期和频率
【思考】若从P0点向右运动开始计时，经历一次全振动应为？
P0—M—P0—O—M'—O—P0
2.周期：
（2）物理意义：描述振动快慢的物理量
（3）单位：秒（s）
（1）做简谐运动的物体完成一次全振动所需要的时间，叫作振动的周期。
（2）物理意义：描述振动快慢的物理量
（3）单位：赫兹（Hz）
4.圆频率：ω是一个与周期成反比、与频率成正比的量，叫作简谐运动的“圆频率”；描述振动快慢的物理量。
3.频率：
（1）周期的倒数
例题
例.(多选)如图，弹簧振子在BC间做简谐运动，O为平衡位置，B、C间距离是10 cm，B→C运动时间是1 s，则( )
A．振动周期是1 s，振幅是10 cm
B．从B→O→C振子做了一次全振动
C．经过两次全振动，通过的路程是40 cm
D．从B开始运动经过3 s，振子通过的路程是30 cm
CD
做一做
测量小球振动的周期
做一做
测量小球振动的周期
振动物体的质量
回复系数
结论：简谐运动的周期（T）与振幅（A）无关。
新知讲解
三、相位
1.相位： 式 中 相位；
2.初相：φ是t＝0时的相位，称作初相位，或初相。
3.相位差：如果两个简谐运动的频率相同，其初相分别是φ1和φ2，它们的相位差是Δφ ＝ φ2 － φ1。
①若Δφ ＝ φ2 － φ1，振动2的相位比1超前Δφ ；
②若Δφ ＝ φ2 － φ1，振动2的相位比1落后Δφ 。
例题
例(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
BC
例题
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。
总结提升
1、振幅：振动物体离开平衡位置的最大距离。常用字母A表示。
2、周期：描述物体振动快慢的物理量
3、频率：描述物体振动快慢的物理量
4、相位： 式 中 相位；
初相：φ是t＝0时的相位，称作初相位，或初相。
课堂检测
1. 弹簧振子在A、B之间做简谐运动，如图所示，O为平衡位置，测得A、B间距为8 cm，完成30次全振动所用时间为60 s。则（ ）
C
A.振动周期是2 s，振幅是8 cm
B.振动频率是2 Hz
C.振子完成一次全振动通过的路程是16 cm
D.振子过O点时开始计时，2 s内发生的位移为4 cm
课堂检测
2. 如图所示为某弹簧振子在0到5 s内的振动图像，由图可知，下列说法中正确的是（ ）
A.振动周期为5 s，振幅为8 cm
B.第3 s 内振子的加速度逐渐增大
C.从第3 s 末到第4 s 末振子做减速运动
D.第2 s 末振子的速度为零，加速度为负向的最大值
C
3.（多选）一个质点以O为中心做简谐运动，位移随时间变化的图像如图所示。a、b、c、d表示质点在不同时刻的相应位置，且b、d关于平衡位置对称，则下列说法正确的是（ ）
A.质点做简谐运动的方程为x=Asin
B.质点在位置b与位置d时速度大小相同、方向不同
C.质点从位置a到c和从位置b到d所用时间相等
D.质点从位置a到b和从b到c的平均速度相等
AC
课堂检测
B
4.如图所示，一质点做简谐运动，先后以相同的速度依次通过M、N两点，历时1 s，质点通过N点后再经过1 s又第2次通过N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为（ ）
A.3 s，6 cm B.4 s，6 cm
C.4 s，9 cm D.2 s，8 cm
课堂检测
5.一个小球在平衡位置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。
课堂检测
6.如图是两个简谐运动的振动图像，它们的相位差是多少？
课堂检测
1、教材42页练习与应用；
2、对应章节练习册。
课后作业
新知导入
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？
我们已经知道，做简谐运动的物体的位移x与运动时间t之间满足正弦函数关系，因此，位移x的一般函数表达式可写成为
下面我们根据上述表达式，结合如图所示情景，分析简谐运动的特点。
新知讲解
一、振幅
振幅的两倍表示振动物体运动范围的大小。
1.定义：振动物体离开平衡位置的最大距离。常用字母A表示。
2.物理意义：描述物体振动强弱的物理量。
3.单位：米（m）
振幅是标量。
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。
因为，所以，这说明A是物体离开平衡位置的最大距离。
新知讲解
1.全振动：如果从振动物体向右通过O的时刻开始计时，它将运动到M， 然后向左回到O，又继续向左运动到达M’，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。
二、周期和频率
【思考】若从P0点向右运动开始计时，经历一次全振动应为？
P0—M—P0—O—M'—O—P0
2.周期：
（2）物理意义：描述振动快慢的物理量
（3）单位：秒（s）
（1）做简谐运动的物体完成一次全振动所需要的时间，叫作振动的周期。
（2）物理意义：描述振动快慢的物理量
（3）单位：赫兹（Hz）
4.圆频率：ω是一个与周期成反比、与频率成正比的量，叫作简谐运动的“圆频率”；描述振动快慢的物理量。
3.频率：
（1）周期的倒数
例题
例.(多选)如图，弹簧振子在BC间做简谐运动，O为平衡位置，B、C间距离是10 cm，B→C运动时间是1 s，则( )
A．振动周期是1 s，振幅是10 cm
B．从B→O→C振子做了一次全振动
C．经过两次全振动，通过的路程是40 cm
D．从B开始运动经过3 s，振子通过的路程是30 cm
CD
做一做
测量小球振动的周期
做一做
测量小球振动的周期
振动物体的质量
回复系数
结论：简谐运动的周期（T）与振幅（A）无关。
新知讲解
三、相位
1.相位： 式 中 相位；
2.初相：φ是t＝0时的相位，称作初相位，或初相。
3.相位差：如果两个简谐运动的频率相同，其初相分别是φ1和φ2，它们的相位差是Δφ ＝ φ2 － φ1。
①若Δφ ＝ φ2 － φ1，振动2的相位比1超前Δφ ；
②若Δφ ＝ φ2 － φ1，振动2的相位比1落后Δφ 。
例题
例(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
BC
例题
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。
总结提升
1、振幅：振动物体离开平衡位置的最大距离。常用字母A表示。
2、周期：描述物体振动快慢的物理量
3、频率：描述物体振动快慢的物理量
4、相位： 式 中 相位；
初相：φ是t＝0时的相位，称作初相位，或初相。
课堂检测
1. 弹簧振子在A、B之间做简谐运动，如图所示，O为平衡位置，测得A、B间距为8 cm，完成30次全振动所用时间为60 s。则（ ）
C
A.振动周期是2 s，振幅是8 cm
B.振动频率是2 Hz
C.振子完成一次全振动通过的路程是16 cm
D.振子过O点时开始计时，2 s内发生的位移为4 cm
课堂检测
2. 如图所示为某弹簧振子在0到5 s内的振动图像，由图可知，下列说法中正确的是（ ）
A.振动周期为5 s，振幅为8 cm
B.第3 s 内振子的加速度逐渐增大
C.从第3 s 末到第4 s 末振子做减速运动
D.第2 s 末振子的速度为零，加速度为负向的最大值
C
3.（多选）一个质点以O为中心做简谐运动，位移随时间变化的图像如图所示。a、b、c、d表示质点在不同时刻的相应位置，且b、d关于平衡位置对称，则下列说法正确的是（ ）
A.质点做简谐运动的方程为x=Asin
B.质点在位置b与位置d时速度大小相同、方向不同
C.质点从位置a到c和从位置b到d所用时间相等
D.质点从位置a到b和从b到c的平均速度相等
AC
课堂检测
B
4.如图所示，一质点做简谐运动，先后以相同的速度依次通过M、N两点，历时1 s，质点通过N点后再经过1 s又第2次通过N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为（ ）
A.3 s，6 cm B.4 s，6 cm
C.4 s，9 cm D.2 s，8 cm
课堂检测
5.一个小球在平衡位置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。
课堂检测
6.如图是两个简谐运动的振动图像，它们的相位差是多少？
课堂检测
1、教材42页练习与应用；
2、对应章节练习册。
课后作业