2.2 简谐运动的描述--高中物理选择性必修一素养提升学案

中小学教育资源及组卷应用平台 高中物理选择性必修一素养提升学案 高中物理选择性必修一素养提升学案 第二章 机械振动 2.2 简谐运动的描述 【核心素养目标】 物理观念 1.知道简谐运动的振幅、周期、频率和相位的概念，理解全振动。 2.知道周期和频率的关系。 科学思维 知道简谐运动的表达式，掌握表达式中各物理量的意义，体会数形结合思想的应用。 科学探究 通过实例观察探究测量物体振动周期的方法。 科学态度与责任 通过观察了解有关简谐运动的物理量，培养学生学习物理的兴趣。 【知识点探究】 知识点一　描述简谐运动的物理量 1．振幅 (1)定义：振动物体离开平衡位置的最大距离，叫作振动的振幅。用A表示，国际单位为米(m)。 (2)物理含义：振幅是描述振动幅度大小的物理量；振动物体的运动范围是振幅的两倍。 2．全振动 一个完整的振动过程，称为一次全振动。不管从哪儿作为开始研究的起点，振动物体完成一次全振动的时间总是相同的。此时，位移、速度第一次同时与初始状态相同，即物体从同一方向回到出发点。 3．周期(T)和频率(f) (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：秒(s)。 (2)频率f：物体完成全振动的次数与所用时间之比。单位：赫兹，简称赫，符号是Hz。 (3)周期T与频率f的关系式：T＝。 4．相位 在物理学上，我们用不同的相位来描述周期性运动在各个时刻所处的不同状态。 知识点二　简谐运动的表达式 1．表达式：简谐运动的表达式可以写成 x＝Asin或x＝Asin 2．表达式中各量的意义 (1)“A”表示简谐运动的振幅。 (2)“ω”是一个与频率成正比的物理量，叫简谐运动的圆频率。 (3)“T”表示简谐运动的周期，“f”表示简谐运动的频率，它们之间的关系为T＝。 (4)“t＋φ”或“2πft＋φ”表示简谐运动的相位。 (5)“φ”表示简谐运动的初相位，简称初相。 （6）简谐运动的位移表达式与计时时刻物体所在位置有关。 【温馨提示】　1.相位ωt＋φ是随时间变化的一个变量。 2．相位每增加2π就意味着完成了一次全振动。 【考点探究】 考点1　描述简谐运动的物理量 如图所示为理想弹簧振子，O点为它的平衡位置，其中A、A′点关于O点对称。 (1)振子从某一时刻经过O点计时，至下一次再经过O点的时间为一个周期吗？ (2)先后将振子拉到A点和B点由静止释放，两种情况下振子振动的周期相同吗？振子完成一次全振动通过的位移相同吗？路程相同吗？ 提示：(1)不是。经过一个周期振子一定从同一方向经过O点，即经过一个周期，位移、速度均第一次与初始时刻相同。 (2)周期相同，振动的周期取决于振动系统本身，与振幅无关。位移相同，均为零。路程不相同，一个周期内振子通过的路程与振幅有关。 1．振幅与位移、路程、周期的关系 (1)振幅与位移：振动中的位移是矢量，振幅是标量。在数值上，振幅与振动物体的最大位移相等，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。 (2)振幅与路程：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倍振幅。 (3)振幅与周期：在简谐运动中，一个确定的振动系统的周期(或频率)是固定的，与振幅无关。 2．对全振动的理解 (1)全振动的定义：振动物体以相同的速度相继通过同一位置所经历的过程，叫作一次全振动。 (2)正确理解全振动的概念，还应注意把握全振动的四个特征。 ①物理量特征：位移(x)、加速度(a)、速度(v)三者第一次同时与初始状态相同。 ②时间特征：历时一个周期。 ③路程特征：振幅的4倍。 ④相位特征：增加2π。 【命题角度1】 　根据运动过程分析物理量 【典例1】　如图所示，将弹簧振子从平衡位置下拉一段距离Δx，释放后振子在A、B间振动，且AB＝20 cm，振子由A首次到B的时间为0.1 s，求： (1)振子振 ... ...