人教版选修34 11.2简谐运动的描述 课件（44张).ppt

什么叫做简谐运动 质点的位移随时间按正弦规律变化的振动 如何描述简谐运动呢 第十一章机械振动 第二节简谐运动的描述 1 理解振幅 周期和频率 了解相位 2 能用公式描述简谐运动 知识与能力 1 在分析和学习振子的振幅 周期和频率的过程中 提高学生的观察能力和解决实际问题的能力 2 掌握用秒表测弹簧振子周期的操作技能 过程与方法 通过学习不同的运动描述要选取不同的物理量 使学生知道事物矛盾的特殊性决定着它的特殊本质 不同性质的运动包含各自不同的特殊矛盾 情感 态度与价值观 重点简谐运动的振幅 周期和频率的概念关于振幅 周期和频率的实际应用 难点1 相位的概念 2 振幅和位移的联系和区别 3 周期和频率的联系和区别 一 描述简谐运动的物理量二 简谐运动的表达式 一 描述简谐运动的物理量 1 振幅a 1 定义 振动物体离开平衡位置的最大距离 振幅的2倍表示振动物体运动范围的大小 2 物理意义 振幅是描述振动强弱的物理量 3 单位 在国际单位制中 振幅的单位是米 m 振幅和位移的区别 1 振幅等于最大位移的数值 2 对于一个给定的振动 振子的位移是时刻变化的 但振幅是不变的 3 位移是矢量 振幅是标量 一次全振动是简谐运动的最小单元 振子的运动过程就是这一单元运动的不断重复 2 全振动 一个完整的振动过程称为一次全振动 若从振子向右经过某点p起 经过怎样的运动才叫完成一次全振动 o a a p v 平衡位置 全振动 一个完整的振动过程 振动物体连续两次以相同速度通过同一点所经历的过程 完成一次全振动的路程是4a 3 周期和频率 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 叫做振动的周期 单位 s 2 频率 f 单位时间内完成的全振动的次数 叫频率 单位 hz 1hz 1s 1 3 周期和频率之间的关系 1 f 猜想 弹簧振子的振动周期可能由哪些因素决定 设计实验 弹簧振子的周期由哪些因素决定 探究 1 实验过程中 我们应该选择哪个位置开始计时 从平衡位置开始计时 2 一次全振动的时间非常短 我们应该怎样测量弹簧振子的周期 多次测量求平均值 实验1 探究弹簧振子的t与k的关系 实验2 探究弹簧振子的t与m的关系 实验3 探究弹簧振子的t与a的关系 进行实验 结论 弹簧振子的周期t由振子的质量m和弹簧的劲度系数k决定 而与振幅a无关 简谐运动的周期公式 简谐运动的周期和频率由振动系统本身的因素决定 与振幅无关 若从振子向右经过某点p起 经过半个周期以后振子运动到什么位置 a 对称性 弹簧振子运动过程中时间上的对称性 a 因为弹簧振子振动过程中机械能守恒 所以在任意两个关于o点对称的位置 振子的速度大小都相等 所以从o到p的时间等于从o到p 的时间 同时从o到p的时间等于从p到o的时间 半个周期后振子到了p 点 半个周期内的路程是多少呢 2a 思考 弹簧振子在四分之一周期内的路程是a吗 有可能是a 有可能大于a 有可能小于a 弹簧振子在一个周期内的路程一定是4a 半个周期内路程一定是2a 四分之一周期内的路程不一定是a 总结 4 相位 相位是表示物体振动步调的物理量 用相位来描述简谐运动在一个全振动中所处的阶段 二 简谐运动的表达式 1 简谐运动的表达式 以x代表质点对于平衡位置的位移 t代表时间 则 1 公式中的a代表什么 2 叫做什么 它和t f之间有什么关系 3 公式中的相位用什么来表示 4 什么叫简谐振动的初相 振动方程中各量含义 1 a叫简谐运动的振幅 表示简谐运动的强弱 2 叫圆频率 表示简谐运动的快慢 它与频率的关系 2 f3 t 叫简谐运动的相位 表示简谐运动所处的状态 叫初相 即t 0时的相位 振幅 圆频率 初相位 相位 振幅 周期 初相位 相位 频率 同相 两个振子振动步调完全相同 反相 两个振子振动步调完全相反 2 相位差 实际上经常用到的是两个相同频率的简谐运动的相位差 简称相差 1 同相 相位差为零 一般地为 2n n 0 1 2 2 反相 相位差为 一般地为 2n 1 n 0 1 2 两个简谐振动分别为x asin 4 bt x2 2asin 4 bt 求它们的振幅之比 各自的频率 以及它们的相位差 练习 动画 振动周期 动画 弹簧振子 1 振幅a 1 定义 振动物体离开平衡位置的最大距离 振幅的2倍表示振动物体运动范围的大小 2 物理意义 振幅是描述振动强弱的物理量 3 单位 在国际单位制中 振幅的单位是米 m 一 描述简谐运动的物理量 振幅和位移的区别 1 振幅等于最大位移的数值 2 对于一个给定的振动 振子的位移是时刻变化的 但振幅是不变的 3 位移是矢量 振幅是标量 3 周期和频率 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 叫做振动的周期 单位 s 2 频率 f 单位时间内完成的全振动的次数 叫频率 单位 hz 1hz 1s 1 3 周期和频率之间的关系 1 f 2 全振动 一个完整的振动过程称为一次全振动 弹簧振子在一个周期内的路程一定是4a 半个周期内路程一定是2a 四分之一周期内的路程不一定是a 总结 4 相位 描述周期性运动的物体在各个时刻所处状态的物理量 1 简谐运动的表达式 以x代表质点对于平衡位置的位移 t代表时间 则 二 简谐运动的表达式 同相 频率相同 初相相同 即相差为0 的两个振子振动步调完全相同 反相 频率相同 相差为 的两个振子振动步调完全相反 2 相位差 实际上经常用到的是两个相同频率的简谐运动的相位差 简称相差 1 一个物体运动时其相位变化多少就意味着完成了一次全振动 2 甲和乙两个简谐运动的相差为 意味着什么 1 相位每增加2 就意味着发生了一次全振动 2 意味着乙总是比甲滞后1 4个周期或1 4次全振动 3 右图中是甲乙两弹簧振子的振动图象 两振动振幅之比为 频率之比为 甲和乙的相差为 2 1 4 某简谐运动的位移与时间关系为 x 0 1sin 100 t cm 由此可知该振动的振幅是 cm 频率是 z 零时刻振动物体的速度与规定