2.2简谐运动的描述课件-高二上学期物理人教版选择性

第二章

机械振动第2节

简谐运动的描述新教材人教版物理（高中选择性必修第一册）回顾与复习：1.在高中物理必修一课本中我们曾经用哪些物理量来描述匀变速直线运动？2.在高中物理必修二课本中我们曾经用哪些物理量来描述匀速圆周运动？思考：对于简谐运动，我们该用哪些物理量来描述呢？新课引入课堂引入正弦函数曲线振幅圆频率相位初相位位移时间新课讲授一、振幅（A）（振动幅度）（1）定义：振动物体离开平衡位置的最大距离。振幅的2倍表示振动物体运动范围的大小。（2）物理意义：振幅是描述振动强弱的物理量。（3）单位：米（m）振幅、位移、路程的区别振幅位移路程计算方法矢量标量变化联系振动物体离开平衡位的最大距离从平衡位置指向振子所在位置的有向线段运动轨迹的长度标量矢量标量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)振幅等于位移最大值的数值；(2)在一个完整周期内的路程等于4个振幅。二、周期和频率（T、f）1、全振动：

振动物体从某一初始状态开始，再次回到该初始状（即位移、速度均与初态完全相同）所经历的过程。例：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。P0—M—P0—O—M'—O—P0思考：若从P0点向右运动开始计时，经历一次全振动应为？2、周期：

做简谐运动的物体完成一次全振动所需要的时间，称为周期

T，单位：s。5、周期和频率的关系：Ｔ＝1/f。4、意义：

周期和频率都是表示物体振动快慢的物理量，周期越小，频率越大，表示振动越快。二、周期和频率（T、f）3、频率：

物体完成全振动的次数与所用时间之比叫作频率

f，数值等于单位时间内完成的全振动的次数。单位：赫兹(Hz)。1Hz=1s-1。思考与讨论：x=Asin(ωt+φ)，ω是一个与周期成反比，与频率成正比的量（ω=2πf=2π/T），叫作简谐运动的“圆频率”。它也表示简谐运动的快慢。测量小球振动的周期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。T=t/n累积法二、周期和频率振动的快慢即周期、频率与哪些因素有关？实验3：探究周期T与振子质量m关系.实验1：探究周期T与振幅A关系.实验2：探究周期T与劲度系数k关系.结论：T与振幅A无关。结论：与k有关，k越大，T越小。结论：与m有关，m越大，T越大。结论：弹簧振子的周期由系统本身的质量m和劲度系数k决定，而与振幅A无关，可以证明所有简谐运动的周期都与振幅无关。实验方法：控制变量法三、相位（ωt+φ）简谐运动的一般表达式

x＝Asin(ωt＋φ)【相位】

(ωt＋φ)；

相位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。【初相】

φ是

t＝0时的相位，称作初相位，或初相。

x1＝A1sin(ωt＋φ1)

x2＝A2sin(ωt＋φ2)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＝(ωt＋φ1)-

(ωt＋φ2)=φ1-φ2①Δφ>0，表示振动1比振动2超前②Δφ<0，表示振动1比振动2滞后单位：弧度取值范围：－π≤Δφ≤π（1）把小球向下拉同样的距离后同时放开。思考两球的振幅、周期、振动的步调。

（2）再次把两个小球拉到相同的位置，先把第一个小球放开，再放开第二个，思考两球的振幅、周期、振动的步调。

思考两小球的振动并列悬挂两个相同的弹簧振子三、相位（ωt+φ）思考与讨论新课讲授思考与讨论：弹簧振子在一个周期、半个周期和四分之一个周期内的路程分别是多少？同相和反相（1）同相：相位差为零，=2n(n=0,1,2,……)。振动步调完全相同。（2）反相：相位差为

，

=(2n+1)

(n=0,1,2,……)。振动步调完全相反。

ABCA与C反相A与B同相三、相位（ωt+φ）弹簧振子在特殊时间内的路程与振幅A关系（1）一个周期内的路程？（2）半个周期内路程？（3）1/4周期内的路程？(1)弹簧振子在一个周期内的路程一定是4A；(2)半个周期内路程一定是2A；(3)四分之一周期内的路程不一定是A。①从平衡位置或最大位移处开始S(T/4)=A

②从其它位置开始S(T/4)≠A

（可大可小）●●T/2●T/4新课讲授三、相位（ωt+φ）【小结】【例题】1、书本P37；2、一物体沿x轴做简谐运动，振幅为8cm，频率为0.5Hz，在t＝0时位移是4cm.