【公开课】简谐运动的描述+课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

第二章

机械振动第2节

简谐运动的描述学习目标1、理解振幅、周期、频率的概念，能用它们

描述、解释简谐运动2、经历测量小球振动周期的实验过程，能分

析数据，发现特点3、了解相位、初相位4、会用数学表达式描述简谐运动课堂引入做简谐运动的物体在一个位置附近不断地重复同样的运动。如何描述简谐运动的这种独特性呢？下面我们根据上述表达式，结合右图所示情景，分析简谐运动的一些特点。BC规定向右为正方向我们已经知道，做简谐运动的物体的位移x与运动时间t之间满足正弦式函数关系，因此，位移x的一般函数表达式可写为：CBO定义：振动物体离开平衡位置的最大距离，叫做振动的振幅。振动范围——振幅的两倍——2A;振幅是标量振幅振幅振幅任务一理解全振动问题1：物体从M运动到M’,是一次全振动吗？为什么？问题2：物体从P0向左运动，再回到P0向右运动，算一次全振动吗？为什么？问题3：怎样才算一次全振动？全振动:振动物体经过一次往复运动回到原来的位置，且速度方向与初始相同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:s.2.频率f:做简谐运动的物体单位时间内完成全振动的次数。单位:Hz.3.关系：周期和频率

思考：如图是竖直悬挂的弹簧振子，向下拉开一段距离A使其做简谐运动，1、是否A越大运动的周期T也越大?2、给你一个秒表，应该如何测量周期T，验证你的想法？任务二测量弹簧振子的周期T用停表测出钢球完成n个全振动所用的时间t，nt就是振动的周期。n的值取大一些可以减小测量误差。再把振幅减小为原来的一半，用同样的方法测量振动的周期。T=t/n结论：弹簧振子的周期由振动系统本身的性质决定（m、k）与振幅无关，所以常把周期和频率叫做固有周期和固有频率。实验结果：2.振动周期与弹簧的劲度系数K有关，和振子的质量m有关1.振动周期T与振幅A大小无关。周期和频率从x＝Asin（ωt＋φ）可以发现：当（ωt＋φ）确定时，sin（ωt＋φ）的值也就确定了，所以（ωt＋φ）代表了做简谐运动的物体此时正处于一个运动周期中的哪个状态，（ωt＋φ）也就可也区别振动步调的不同。1、定义：(t+)叫简谐运动的相位。2、物理意义：表示简谐运动所处的状态（位置）.3、

叫初（相）相,即t=0时相位（位置）.相位相位差相位差：两个相同频率的简谐运动的相位差，简称相差。1.从平衡位置开始计时初相位1=02.从最大位移处开始计时初相位相位差思考与讨论：1.若做简谐运动的两个物体A与B，步调始终一致，相位差

需要满足什么条件？同相：相位差为零，

或一般地为

=2n(n=0,1,2,……)2.若做简谐运动的两个物体A与C，步调始终相反，相位差

需

要满足什么条件？反相：相位差为

,

或一般地为

=(2n+1)(n=0,1,2,……)3.若做简谐运动的两个物体A与D，步调始终相差四分之一周期，相位差

需

要满足什么条件？异相：相位差为

关于相位差Δφ＝φ2－φ1的说明：(1)取值范围：－π≤

≤π.0≤

≤2π.(2)

>0，表示振动2比振动1超前.

<0，表示振动2比振动1滞后．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,……)A与B同相A与C反相A与D异相：相位差90°

振幅角速度（圆频率）相位初相位（平衡位置处开始计时）（最大位移处开始计时）简谐运动的表达式简谐运动的描述描述简谐运动的物理量简谐运动的表达式周期（T）振幅（A）频率（f）相位、相位差课堂小结例1、弹簧振子在AB间做简谐运动,O为平衡位置，AB间距离是20cm，A到B运动时间是2s，如图所示,则(

)A．从O→B→O振子做了一次全振动B．振动周期为2s，振幅是10cmC．从B开始经过6s，振子通过的路程是60cmD．从O开始经过3s，振子处在平衡位置Css例2：写出振动方程.y=10sin(2πt)cmy=10sin(2πt+π/2)cm练.一物体沿x轴做简谐运动，振幅为8cm，频率为0.5Hz，在t＝0时位移是4cm.且向x轴负向运动，试