資源簡介

(共18張PPT)
人教版物理選擇性必修一第二章《機械振動》
第二節(jié) 簡諧運動的描述
回顧與復(fù)習(xí)：
1.在高中物理必修一課本中我們曾經(jīng)用哪些物理量來描述勻變速直線運動？
2.在高中物理必修二課本中我們曾經(jīng)用哪些物理量來描述勻速圓周運動？
對于簡諧運動，我們該用哪些物理量來描述呢？
一、簡諧運動
下面我們根據(jù)上述表達式，結(jié)合右圖所示情景，分析簡諧運動的一些特點。
B
C
C
B
O
規(guī)定向右為正方向
我們已經(jīng)知道，做簡諧運動的物體的位移x與運動時間t之間滿足正弦式函數(shù)關(guān)系，因此，位移x的一般函數(shù)表達式可寫為：
一、簡諧運動
描述簡諧運動的物理量
1. 振幅
(1)定義：振動物體離開平衡位置的最大距離。
振幅的兩倍表示振動物體運動范圍的大小。
(2)意義：表示振動的強弱。
(3)單位：米；常用A表示。
振幅是標量。
簡諧運動中的振幅、位移和路程
振幅 位移 路程
意義
矢量標量
變化
聯(lián)系 振動物體離開平衡位的
最大距離
從平衡位置指向振子所在位置的有向線段
運動軌跡的長度
標量
矢量
標量
不發(fā)生變化
大小和方向隨時間做周期性變化
隨時間增加
振幅等于位移最大值的數(shù)值。
二、周期和頻率
1.全振動：一個完整的振動過程稱為一次全振動。
若從振子向右經(jīng)過某點p起，經(jīng)過怎樣的運動才叫完成一次全振動？
O
A
P
V
平衡位置
A′
振動物體連續(xù)兩次以相同速度通過同一點所經(jīng)歷的過程。
2.周期：做簡諧運動的物體完成一次全振動所需要的時間，稱為周期T，單位：s。
二、周期和頻率
3.頻率：物體完成全振動的次數(shù)與所用時間之比叫作頻率f，數(shù)值等于單位時間內(nèi)完成的全振動的次數(shù)。單位：赫茲(Hz)。1Hz=1s-1。
5.周期和頻率的關(guān)系：Ｔ＝1/f。
4.意義：周期和頻率都是表示物體振動快慢的物理量，周期越小，頻率越大， 表示振動越快。
二、周期和頻率
思考與討論：
對于正弦函數(shù)x=Asin(ωt+φ)，要使函數(shù)值循環(huán)變化一次，(ωt+φ)需要增加多少？這一變化過程所需的時間為多少？
于是有：[ω(t+T)+φ]-(ωt+φ)=2π
由此解出：
根據(jù)周期與頻率的關(guān)系，則：ω=2πf
5. ω是一個與周期成反比，與頻率成正比的量，叫作簡諧運動的“圓頻率”。它也表示簡諧運動的快慢。
實驗：測量小球振動的周期
2.彈簧振子周期和頻率由振動系統(tǒng)本身的因素決定。
1.振動周期與振幅大小無關(guān)；
實驗結(jié)論：
拓展：彈簧振子周期公式
思考與討論：
1.根據(jù)正弦函數(shù)x=Asin(ωt+φ)，當(ωt+φ)確定時，sin(ωt+φ)的值是否確定呢？
2.你認為在物體所做的簡諧運動中，(ωt+φ)代表的物理意義是什么？
三、相位
1.定義：物理學(xué)中把(ωt+φ)叫作相位。其中φ是t=0時的相位，稱作初相位或初相。
2.意義：是表示物體振動步調(diào)的物理量，用相位來描述簡諧運動在各個時刻所處的不同狀態(tài)。
3.相位差：實際上經(jīng)常用到的是兩個相同頻率的簡諧運動的相位差，簡稱相差。
實驗：觀察兩個小球的振動情況
思考與討論：
1.若做簡諧運動的兩個物體，步調(diào)始終一致，需要滿足什么條件？
同相：相位差為零，一般地為 =2n (n=0,1,2,……)
2.若做簡諧運動的兩個物體，步調(diào)始終相反，需要滿足什么條件？
反相：相位差為 ,一般地為 =(2n+1) (n=0,1,2,……)
以x代表質(zhì)點對于平衡位置的位移，t 代表時間，則：
振幅
圓頻率
初相位
四、簡諧運動的表達式
相位
【例1】如圖 ，彈簧振子的平衡位置為 O 點，在 B、C兩點之間做簡諧運動。B、C 相距 20 cm。小球經(jīng)過 B 點時開始計時，經(jīng)過 0.5 s 首次到達 C 點。
（1）畫出小球在第一個周期內(nèi)的 x-t 圖像。
（2）求 5 s 內(nèi)小球通過的路程及 5 s 末小球的位移。

展開更多......

收起↑