人教版2019高中物理选择性必修一2.2简谐运动的描述 课件(共20张PPT)

(共20张PPT)
物理教学精品课件
2.2 简谐运动的描述
第二章 机 械 振 动
问题
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？
简谐运动
简谐运动图像
简谐运动表达式
一、振幅
1.定义：振动物体离开平衡位置的最大距离
叫做振动的振幅。
2.振幅是描述振动强弱的物理量，常用字 母A表示，国际单位“米”;
3.振子振动范围的大小是振幅的两倍——2A;
4.振幅的大小直接反映了振子振动能量(E=EK+EP)的高低
5.振幅和位移的区别
对于一个给定的振动：
（1）振子的位移大小等于其偏离平衡位置的距离，时 刻在变化；但振幅是不变的。
（2）位移是矢量，振幅是标量，它等于最大位移的数值
一、振幅
6、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。
A：一次全振动路程为振幅的4倍.
（2）全振动的路程和位移
B：一次全振动经历一个周期但位移为0
C:完成一次全振动振子回到初位置
D：物体回到初位置未必完成一次全振动
二、周期和频率
振子振动动周期与频率与哪些因素有关呢？
1.周期T:
做简谐运动的物体完成一次全振动所需要的时间。单位:s.
2.频率f:
做简谐运动的物体单位时间内完成全振动的次数。单位:Hz.
3.关系：周期与频率关系
T＝1 / f
测量小球振动的周期
如图，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。给你一个停表，怎样测出振子的振动周期T？
T=t/n
换用不同的弹簧和小球，你发现有何不同？
科学小实验
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。
（3）振动周期与振子的质量有关，质量较 小时，周期较小。
（2）振动周期与弹簧的劲度系数有关，劲度 系数较大时，周期较小。
（1）振动周期与振幅大小无关。
4、科学小实验实验结果：
5、弹簧振子的周期由振动系统本身的质量和劲度系数决定，而与振幅 无关，所以常把周期和频率叫做固有周期和固有频率。
（4）表达式：
三、圆频率w
1、物理意义：描述简谐运动快慢的物理量
2、w = 2πf = 2π/T
x＝sin（100πt＋30）
四、相位
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。
从x＝Asin（ωt＋φ）可以发现：
1、定义：“ωt＋φ” 叫简谐运动的相位。
2、物理意义：表示简谐运动所处的某一状态.
3、φ叫初相,即t=0时的相位.
x＝sin（100πt＋30）
4、x-t图像为余弦函数也为简谐运动
5、相位差：两个相同频率的简谐运动的相位差，简称相差。
（同频率初项差）
（1）关于相位差Δφ＝φ2－φ1的说明：
(2) >0，表示振动2比振动1超前.
<0，表示振动2比振动1滞后．
①同相：相位差为零，一般地为 =2n (n=0,1,2,……)
②反相：相位差为π ，一般地为 =(2n+1) (n=0,1,2,……)
A与B同相
A与C反相
A与D异相：
相位差90°
例：如图所示为某质点做简谐运动的振动图像。由图可知（　　）
A．质点振动的振幅为5m
B．质点振动的周期为2s
C．0～1s内，质点的速度方向与位移方向相同
D．1～2s内，质点的速度方向与加速度方向相反
C
课堂巩固提升
例：弹簧振子以O点为平衡位置在B、C两点间做简谐运动，B、C相距20cm，某时刻振子处于B点，经过0.5s，振子首次到达C点，下列说法正确的是（　　）
A．振子的振幅是20cm
B．振子的周期是2s
C．振子在某一段时间内通过的位移可能是25cm
D．振子在5s内通过的路程是200cm
D
课堂巩固提升
BC
课堂巩固提升
ACD
课堂巩固提升
D
课堂巩固提升
描述简谐运动的物理量
简谐运动的表达式
周期（T）
振幅（A）
频率（f）
相位、相位差
课堂小结