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1、高中物理选修3-4课件第二节 简谐运动的描述高中物理选修3-4课件课前自主学案核心要点突破课堂互动讲练课标定位知能优化训练第二节 简谐运动的描述高中物理选修3-4课件课标定位 学习目标：1.知道什么是振幅、周期、频率和相位2理解并掌握周期和频率的关系以及简谐运动的表达式 3理解相位的物理意义重点难点：1.理解振幅、周期、频率和相位的物理意义，振幅和位移的区别 2会根据简谐运动的表达式指出振幅、频率及相位，理解相位的物理意义高中物理选修3-4课件课前自主学案一、描述简谐简谐 运动动的物理量1振幅(A)(1)定义义：振动动物体离开平衡位置的_(2)物理意义义：振幅是表示_的物理量，它是标标量，振幅
2、的两倍表示的是做振动动的物体_的大小最大距离振动动强弱运动动范围围高中物理选修3-4课件2周期(T)和频率(f) (1)全振动：振子以相同的_相继通过同一位置所经历的过程 振动质点在一个全振动过程中通过的路程等于 _的振幅不管以哪里作为开始研究的起点，弹簧振子完成 一次全振动的时间总是_的 (2)周期：做简谐运动的物体，完成 _所需要的时间 (3)频率：单位时间内完成全振动的次数速度4倍相等 一次全振动动高中物理选修3-4课件(4)物理意义义：周期和频频率都是表示物体振动动_的物理量，周期越小，频频率越_，表示物体振动动得越_，周期与频频率的关系是_ (用公式表示)3相位：在物理学中，周期性运
3、动动在各个时时刻所处处的_用不同的相位来描述快慢 大快状态态高中物理选修3-4课件二、简谐运动的表达式简谐运动的一般表达式为_式中_表示简谐运动的振幅，_是一个与频率成正比的量，也表示简谐运动的快慢，叫做圆频率，_代表简谐运动的相位，表示t0时的相位，叫做_xAsin(t)At初相位高中物理选修3-4课件核心要点突破一、对对振动动特征量关系的理解 1对对全振动动的理解 正确理解全振动动的概念，应应注意把握振动动的五种 特征 (1)振动动特征：一个完整的振动过动过 程 (2)物理量特征：位移(x)、加速度(a)、速度(v)三 者第一次同时时与初始状态态相同 (3)时间时间 特征：历时历时 一个周
4、期 (4)路程特征：振幅的4倍 (5)相位特征：增加2.高中物理选修3-4课件2简谐运动中振幅和几个常见量的关系(1)振幅和振动系统的能量关系对一个确定的振动系统来说，系统能量仅由振幅决定，振幅越大，振动系统能量越大 (2)振幅与位移的关系振动中的位移是矢量，振幅是标量，在数值上，振幅与某一时刻位移的大小可能相等，但在同一简谐运动中振幅是确定的，而位移随时间做周期性的变化高中物理选修3-4课件(3)振幅与路程的关系振动中的路程是标量，是随时间不断增大的其中常用的定量关系是：一个周期内的路程为4倍的振幅，半个周期内的路程为2倍的振幅(4)振幅与周期的关系在简谐运动中，一个确定的振动系统的周期(或
5、频率)是固定的，与振幅无关高中物理选修3-4课件特别提醒：(1)振幅大，振动物体的位移不一定大，但其最大位移一定大(2)求路程时，首先应明确振动过程经过了几个整数周期，再具体分析最后不到一周期时间内的路程，两部分相加即为总路程高中物理选修3-4课件即时应用 (即时突破，小试牛刀) 1.如图1121所示，弹簧振子在BC间做简谐运 动，O点为平衡位置，BOOC5 cm，若振子从 B到C的运动时间是1 s，则下列说法正确的是( )A振子从B经O到C完成一次全振动 B振动周期是1 s，振幅是10 cm C经过两次全振动，振子通过的路程是20 cm D从B开始经过3 s，振子通过的路程是30 cm图图1
6、121高中物理选修3-4课件解析：选D.振子从BOC仅完成了半次全振动，所以周期T21 s2 s，振幅ABO5 cm.振子在一次全振动中通过的路程为4A20 cm，所以两次全振动中通过的路程为40 cm,3 s的时间为1.5T，所以振子通过的路程为30 cm.高中物理选修3-4课件高中物理选修3-4课件4式中(t)表示相位，描述做周期性运动的物体在各个不同时刻所处的不同状态，是描述不同振动的振动步调的物理量它是一个随时间变化的量，相当于一个角度，相位每增加2，意味着物体完成了一次全振动5式中表示t0时简谐运动质点所处的状态，称为初相位或初相高中物理选修3-4课件6相位差：即某一时刻的相位之差两
7、个具有相同的简谐运动，设其初相分别为1和2，其相位差(t2)(t1)21.特别提醒：相位差的取值范围一般为，当0时两运动步调完全相同，称为同相，当(或)时，两运动步调相反，称为反相高中物理选修3-4课件高中物理选修3-4课件高中物理选修3-4课件高中物理选修3-4课件高中物理选修3-4课件即时应用 (即时突破，小试牛刀) 3一弹簧振子做简谐运动，周期为T，则( ) A若t时刻和(tt)时刻振子运动的位移大小相等 、方向相同，则t一定等于T的整数倍 B若t时刻和(tt)时刻振子运动的速度大小相等 、方向相反，则t一定等于T/2的整数倍 C若tT，则在t时刻和(tt)时刻振子运动的加速度一定相等
8、D若tT/2，则在t时刻和(tt)时刻弹簧的长度一定相等高中物理选修3-4课件解析：选C.此题若用图象法来解决将更直观、方便设弹簧振子的振动图象如图所示B、C两点的位移大小相等、方向相同，但B、C两点的时间间隔tnT(n1,2,3，)，A错误；B、C两点的速度大小相等、方向相反，但tnT/2(n1,2,3，)，B错误；因为A、D两点的时间间隔tT，A、D两点的位移大小和方向均相等，所以A、D两点的加速度一定相等，C正确；A、C两点的时间间隔t高中物理选修3-4课件T/2，A点与C点位移大小相等、方向相反，在A点弹簧是伸长的，在C点弹簧是压缩的，所以在A、C两点弹簧的形变量大小相同，而弹簧的长度
9、不相等，D错误高中物理选修3-4课件课堂互动讲练描述简谐运动的物理量的求解弹弹簧振子从距离平衡位置5 cm处处由静止释释 放，4 s 内完成5次全振动动 (1)这这个弹弹簧振子的振幅为为_cm，振动动周 期为为_s，频频率为为_Hz. (2)4 s末振子的位移大小为为多少？4 s内振子运动动的 路程为为多少？ (3)若其他条件不变变，只是使振子改为为在距平衡位 置2.5 cm处处由静止释释放，该该振子的周期为为多少秒？例例1 1高中物理选修3-4课件高中物理选修3-4课件(3)弹簧振子的周期是由弹簧的劲度系数和振子质量决定的，其固有周期与振幅大小无关，故周期仍为0.8 s.【答案】 见精讲精析
10、【方法总结】 简谐运动的周期和频率与振幅大小无关高中物理选修3-4课件例例2 2简谐运动方程高中物理选修3-4课件【答案】 CD高中物理选修3-4课件高中物理选修3-4课件答案：AD高中物理选修3-4课件一 弹簧振子做简谐运动，O为平衡位置，当它经过O点时开始计时，经过0.3 s，第一次到达M点，再经过0.2 s第二次到达M点，则弹簧振子的周期为( )A0.53 s B1.4 sC1.6 s D3 s简谐运动的周期性和对称性的应用例例3 3高中物理选修3-4课件【思路点拨】 振子通过O点的速度方向有两种可能，一种是从O指向M，另一种是背离M.再利用简谐运动的对称性找出周期与运动时间的关系高中物理选修3-4课件图1122高中物理选修3-4课件【答案】 AC【方法总结】 认真分析题意，画出振子运动的过程示意图，防止漏解高中物理选修3-4课件变式训练2 质点沿x轴做简谐运动，平衡位置为坐标原点O，质点经过a点和b点时速度相同，且tab0.2 s；质点由b点再次回到a点用的最短时间tba0.4 s；则该质点做简谐运动的频率为( )A1 Hz B1.25 HzC2 Hz D2.5 Hz高中物理选修3-4课件
