2.2简谐运动的描述 课件-2022-2023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

简谐运动的描述思考并回答问题。思考1：.小提琴可以奏出优美的音乐，小提琴琴弦的运动范围与振幅是什么关系？[答案]

小提琴琴弦的运动范围是振幅的两倍。思考2：.如果两个振动存在相位差，它们的振动步调是否相同？[答案]

不同。正确的打“√”，错误的打“×”。（1）

振子从任意一个位置出发又回到这个位置所用的最短时间就是一个周期。(

)×（2）

振幅越大，弹簧振子的振动周期越大。(

)×（3）

振动物体的周期越大，表示振动得越快。(

)×（4）

简谐运动的位移表达式与开始计时时刻物体所在位置无关。(

)×（5）

做简谐运动的振子一个周期里走过的路程是振幅的4倍。(

)√任务1

振幅、周期和频率情境引入

问题引领

[答案]

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。知识生成

最大距离2.全振动：振动物体以相同的速度相继通过②___________所经历的过程。同一位置

内容周期频率定义做简谐运动的物体完成一次全振动需要的时间单位时间内完成③_________的次数单位④___________物理含义表示⑤___________的物理量关系式全振动

振动快慢

应用探究[活动1].问题讨论：（1）

同一面鼓，用较大的力敲鼓面和用较小的力敲鼓面，鼓面的振动有什么不同？听上去感觉有什么不同？[答案]

用较大的力敲，鼓面的振动幅度较大，听到的声音大；反之，用较小的力敲，鼓面的振动幅度较小，听到的声音小。

①

钢球在弹簧原长位置到最低点的距离就是振幅的大小的说法是否成立？[答案]

不成立。振幅等于钢球从平衡位置到最远距离的长度，平衡位置不是弹簧原长位置。②

钢球的振幅大，它的位移一定大吗？[答案]

振幅大，振动物体的位移不一定大，但其最大位移一定大。[活动2]简谐运动振幅与路程的关系

B

分析问题.做简谐运动的质点一个周期所走的路程是多少？质点所走的路程与运动时间是否成正比？【提示】做简谐运动的质点一个周期所走的路程为四个振幅。简谐运动中，质点所走的路程与运动时间不成正比，因为不是匀速直线运动。

振子的路程是标量，是随时间不断增大的。振子在一个周期内的路程为4倍的振幅，在半个周期内的路程为2倍的振幅。

任务2

相位、简谐运动的表达式情境引入

情境一：并列悬挂两个相同的弹簧振子，如图所示。把小球竖直向下拉同样的距离后同时放开，观察两球的振幅、周期、振动的步调；再次把两个小球拉到相同的位置，先把第一个小球放开，再放开第二个，观察两球的振幅、周期、振动的步调。

问题引领1.请分别叙述情境一中两种情况下两球的振幅、周期、频率和步调的情况。[答案]

两个小球同时释放时，除了振幅和周期都相同外，它们的振动步调也一致。如果先后释放小球，它们的振幅和周期相同，但振动步调就不一致。2.请尝试列出情境二中图线的数学函数表达式，并把表达式中的字母与振动的周期、频率等物理量结合起来。

知识生成

不同状态

2.简谐振动的表达式

简谐运动的一般表达式为⑨__________________。

平衡位置振幅相位初相位应用探究

[答案]

弹簧振子在某个范围内在平衡位置附近做往复运动，其速度、加速度和位移呈现周期性的变化。[活动2]简谐运动的周期性和对称性

BC

分析问题.（1）弹簧振子经过同一位置时速度是否相同？（2）弹簧振子经过关于平衡位置对称的两点时，速度大小相等吗？【提示】（1）速度是矢量，既有大小，又有方向，弹簧振子经过同一位置时速度大小相等，方向可能不同，因此速度不同。（2）弹簧振子经过关于平衡位置对称的两点时，速度大小相等。

简谐运动具有重复性，其运动具有对称性和周期性的特点。如图所示：1.对称性

2.周期性

做简谐运动的物体经过一个周期或几个周期后，能回复到原来的状态，因此在处理实