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课件网) 1.简谐运动及其图像 第二章 内容索引 01 02 03 自主预习 新知导学 合作探究 释疑解惑 随堂练习 课标定位 素养阐释 1.通过实验,认识简谐运动的特征。 2.知道描述简谐运动的物理量。 3.能用公式和图像描述简谐运动。 1.了解机械振动与简谐运动,知道描述简谐运动的物理量,培养正确的物理观念。 2.理解简谐运动的表达式与位移—时间图像及其物理意义,培养科学思维。 3.结合简谐运动的表达式认识初相、相位差的物理意义,培养科学思维。 自主预习 新知导学 一、机械振动 1.机械振动:物体(或物体的某一部分)在某一位置两侧所做的往复运动,叫作机械振动,通常简称为振动,这个位置称为平衡位置。 2.振动现象在自然界中普遍存在。一切发声的物体都在振动。 3.做振动物体的运动轨迹是直线还是曲线 答案:可以是直线也可以是曲线。 二、简谐运动 1.弹簧振子与振子:将弹簧上端固定,下端连接一个小球,小球可在竖直方向上运动。弹簧的质量比小球的质量小得多,可以忽略不计,若不计空气阻力,这样的系统称为弹簧振子,其中小球称为振子。 2.弹簧振子的振动图像:用横坐标表示振子运动的时间(t),纵坐标表示振子离开平衡位置的位移(x),描绘出的图像就是位移随时间变化的图像,即x-t图像,如图所示。 3.简谐运动:如果质点的位移与时间的关系严格遵从正弦函数的规律,即它的振动图像是一条正弦曲线,这样的运动叫作简谐运动。 4.谐振子:做简谐运动的振子称为谐振子。简谐运动是最简单、最基本的振动,任何复杂的振动都可以看作几个或很多个简谐运动的叠加。 5.简谐运动的振动图像是否是振动物体的运动轨迹 答案:不是。简谐运动的图像是描述振动物体的位移随时间变化的规律,并不是物体的运动轨迹。 三、描述简谐运动的物理量 1.振幅:振子离开平衡位置的最大距离,叫作振动的振幅。振幅是表示振动强弱的物理量,通常用A来表示。 2.周期:振子每完成一次全振动所用的时间是相同的,这个时间叫作振动的周期。用T表示周期,在国际单位制中,周期的单位是秒,符号s。 3.频率:完成全振动的次数与所用时间的比,叫作振动的频率。用f表示频率,频率的单位是赫兹,简称赫,符号是Hz,1 Hz=1 s-1。周期和频率都是表示 振动快慢的物理量。 4.相位是描述做周期性运动的物体在各个时刻所处状态的物理量。相位是一个表示振动步调的物理量。 5.振子完成一次全振动的位移是多少 经过的路程是多少 答案:位移是零;路程是振幅的4倍,即4A。 四、简谐运动的表达式 1.简谐运动的图像为正弦(或余弦)曲线,也就是说振动物体离开平衡位置的位移x和时间t的关系可用正弦函数(或余弦函数)来表示,即x=Asin(ωt+φ0)。 =Asin(2πft+φ0),式中A表示振动的振幅,T和f分别表示物体振动的周期和频率。物体在不同的初始位置开始振动,或开始振动的初速度不同,φ0值不同。 3.在公式x=Asin(2πft+φ0)中,2πft+φ0这个量就是简谐运动的相位,t=0时的相位φ0叫作初相位,简称初相。 4.相位差:当两个相同的弹簧振子,从平衡位置拉开后,相隔不同时间放开,它们的振动步调不相同,即它们各时刻的相位也就不相同,或者说两者振动具有相位差。 【思考讨论】 1.判断下列说法的正误。 (1)弹簧振子是一种理想化的模型。( ) (2)一个物体运动时其相位变化2π,就意味着完成一次全振动。( ) (3)简谐运动的表达式x=Asin(ωt+φ)中,ωt+φ的单位是弧度。( ) (5)振动反相的两个振子相位差一定为0。( ) √ × √ √ √ 2.(多选)弹簧振子在AOB之间做简谐运动,O为平衡位置,测得A、B之间的距离为8 cm,完成30次全振动所用时间为60 s,则( ) A.振子的振动周期是2 s,振幅是8 cm B.振子的振动频率是2 Hz C.振子完成一次全振动通过的路程是16 cm D.振子通过O点时开 ... ...
