高中物理 第十一章 第二节 简谐运动的描述学案 新人教版选修34.doc

第十一章 机械振动2. 简谐运动的描述【学习目标】1、知道振幅、周期和频率的概念，知道全振动的含义。2、了解初相和相位差的概念，理解相位的物理意义。3、了解简谐运动位移方程中各量的物理意义，能依据振动方程描绘振动图象。【重点难点】简谐运动的振幅、周期和频率的概念；相位的物理意义。相位的物理意义。【课前预习】知识点一、描述简谐运动的物理量1、振幅：振动物体离开平衡位置的最大距离,叫做振动的振幅.意义:表示物体振动强弱的物理量.用“a”表示，单位“米”（m），是标量。2、周期和频率.（1）全振动：振动物体从某一点出发经过一段时间又回到该位置，这时所有物理矢量的状态与出发时的状态完全相同，则说质点完成了一次全振动。不管以哪里作为开始研究的起点，振子完成一次全振动的时间总是相等的。（2）周期：做简谐运动的物体完成一次全振动所需要的时间,叫做振动的周期.意义:描述振动物体振动快慢的物理量.单位:“秒”用“t”表示（s），是标量（3）频率：振动物体在单位时间内完成全振动的次数,叫做振动的频率.意义:描述振动物体振动快慢的物理量.单位:“赫兹”简称“赫”（hz），是标量。（4）周期和频率的关系：周期和频率互为倒数关系。即：或3.相位相位是描述周期性运动的物体在各个不同时刻所处的不同状态如:两个用长度相同的悬线悬挂的小球,把它们拉起同样的角度同时释放,我们说它们的相位相同,如果两小球不同时释放,则后释放的小球相位落后于前一个的相位.知识点二、简谐运动的表达式1、简谐运动的表达式意义：描述简谐运动的位移和时间t之间的定量关系说明：（1）表示振动质点相对于平衡位置的位移；（2）a表示振动物体的振幅.（3）叫振动物体的圆频率，它也是描述简谐运动快慢的物理量与周期、频率的关系：；因为|1 所以|a2、相位和相差（1）相位：简振运动表达式弦函数后面相当于角度的量叫相位，简称相。表达式中代表了做简谐运动的质点在t时刻处于一个运动周期中的某个状态，所以代表简振运动的相位（2）初相：t=0时的相位叫初相。表达式中：振动物体的初相位（3）相位差：某一时刻的两个位相之差叫相位差。 若频率不同： 一般求t=0时的相位差。若频率相同：意义：描述一个振动比另一个振动步调差异的物理量。【预习检测】1、右图为质点的振动图象，则( )a、再经1s，该质点达到位移最大处 b、再经3s该质点到达平衡位置处c、再经1s该质点达到正向最大加速度d、再经1s该质点达到速度最大2、如图所示弹簧振子的质量是2kg，当它运动到平衡位置左侧2cm时，受到的回复力是4n，当它运动到平衡位置右侧4cm时，它的加速度的大小和方向是( )a、2m/s2，向右b、2m/s2，向左c、4m/s2，向右d、4m/s2，向左3、一弹簧振子作简谐运动，下列说法中正确的有（ ）a、若位移为负值，则速度一定为正值，加速度也一定为正值b、振子通过平衡位置时，速度为零，加速度最大c、振子每次通过平衡位置时，加速度相同，速度也一定相同d、振子每次通过同一位置时，其速度不一定相同，但加速度一定相同【参考答案】【预习检测】1.a 2.d 3.d 堂中互动-4-2o24x / cmt / s0.10.50.91.3【典题探究】例1.如图所示为一弹簧振子做简谐运动的图象，下列说法正确的是( )a、振子的振幅为8cm b、振子的频率为1.25hz c、0.3秒末振子的速度为零 d 、0.1秒和0.3秒时振子位移相同.解析：振幅应该是振子偏离平衡位置的最大距离，因而a不对；由图示可知该振子的周期为0.8s，因而其频率为，0.3s末振子处于平衡位置，因而其速度最大，即b对c不对；0.1秒和0.3秒时振子位移分别为4cm和零，则d也不对。答案选b。例2、振子以o为平衡位置，在ab间做简谐运动，间距为10cm，振子从o运动到p点历时0.2s，经点a再回到p点又历时0.4s，下列说法正确的是（ ）a它的振幅为10 c m b 它的周期为1.6sc他的频率为0.5 hz d 它由p点经点o运动到b点，历时0.6s解析：由题意可知振子的振幅为5cm，根据简谐运动的对称性可知振子的周期为：则可知其频率为它由p点经点o运动到b点历时为：答案选b、d。例3、一简谐振动的位移与时间的关系为，式中t以秒计，以米计。（1）振动的周期、频率、振幅初相位分别是多少？（2）t2s和t1