高中物理 第十一章 機械振動 第2節(jié) 簡諧運動的描述課件 新人教版選修34

第十一章第十一章 機械振動機械振動第二節(jié)第二節(jié) 簡諧運動的描簡諧運動的描述述一、描述簡諧運動的物理量一、描述簡諧運動的物理量1 1、振幅、振幅A A（1 1）定義：振動物體離開平衡位置的最大）定義：振動物體離開平衡位置的最大距離。距離。 是標(biāo)量是標(biāo)量（2 2）物理意義：描述振動強弱的物理量）物理意義：描述振動強弱的物理量 振幅的兩倍（振幅的兩倍（2A2A）表示振動物體運動范圍）表示振動物體運動范圍2m簡諧運動OA = OB振幅和位移的區(qū)別：(1)振幅等于最大位移的數(shù)值.(2)對于一個給定的振動，振子的位移是變化的， 但振幅是個確定值.(3)位移是矢量，振幅是標(biāo)量.振子經(jīng)過怎樣的運動才叫完成一次全振動?一次全振動又叫一個完整的振動過程.振動體連續(xù)兩次以相同速度通過同一點所經(jīng)歷的過程.振子的運動過程就是這一次全振動的不斷重復(fù).2 2、周期和頻率、周期和頻率周期周期T:T:振子完成振子完成一次全振動一次全振動所需要的時間所需要的時間單位：單位：S S 問題1：ODBDO是一個周期嗎？問題2：若從振子經(jīng)過C向右起，經(jīng)過怎樣的運動才叫完成一次全振動？描述振動快慢的物理量一次全振動：振動物體從某一初始狀態(tài)開始，再次回到初始狀態(tài)（即位移、速度均與初態(tài)完全相同）所經(jīng)歷的過程。頻率f：單位時間內(nèi)完成全振動的次數(shù)單位:Hz實驗1：探究彈簧振子的T與k的關(guān)系.實驗2：探究彈簧振子的T與m的關(guān)系.實驗3：探究彈簧振子的T與A的關(guān)系.探究：彈簧振子的周期由哪些因素決定?結(jié)論：彈簧振子的周期T由振子的質(zhì)量m和 彈簧的勁度系數(shù)k決定,而與振幅A無關(guān)。 又稱為“固有周期”。 簡諧運動的簡諧運動的周期和頻率周期和頻率由由振動系統(tǒng)本身的因素決定，振動系統(tǒng)本身的因素決定，與振幅無關(guān)與振幅無關(guān)kmT2簡諧運動的周期公式3 3、相位：、相位： 描述周期性運動的物描述周期性運動的物體在各個時刻所處狀態(tài)的物理體在各個時刻所處狀態(tài)的物理量量. . 表示物體振動的步調(diào).二、簡諧運動的表達式二、簡諧運動的表達式tAxsin以x代表質(zhì)點對于平衡位置的位移，t代表時間，則1、公式中的A 代表什么?2、叫做什么?它和T、f之間有什么關(guān)系?3、公式中的相位用什么來表示?4、什么叫簡諧振動的初相? “位移位移-時間時間”關(guān)系即振動圖象：關(guān)系即振動圖象：正弦曲線正弦曲線二、簡諧運動的表達式二、簡諧運動的表達式tOxAtXOAX=AsintX=Acost=Asin(t+/2) 叫角速度.也可表示簡諧運動的快慢. =2f t+叫簡諧運動的相位.表示簡諧運動所處的狀態(tài). 叫初相,即t=0時的相位. 振動方程：)sin(tAx)sin(tAx振幅圓頻率初相位相位 )2sin()2sin(ftAtTAx振幅周期初相位相位fT22頻率實際上經(jīng)常用到的是兩個相同頻率的簡諧運動的相位差，簡稱相差實際上經(jīng)常用到的是兩個相同頻率的簡諧運動的相位差，簡稱相差 2121tt同相：頻率相同、初相相同(即相差為0）的兩個振子振動步調(diào)完全相同反相：頻率相同、相差為的兩個振子振動步調(diào)完全相反思考題 兩個簡諧振動分別為兩個簡諧振動分別為 xasin(4bt ) x22asin（4bt ） 求它們的振幅之比，各自的頻率，以及它們的相位差求它們的振幅之比，各自的頻率，以及它們的相位差. . 212322421aaAAbffb224214234btbt練習(xí)三、簡諧運動的運動學(xué)特點位移：速度：方向-大小-大小-方向-tVOtOx，加速度：方向-大小-,VtOxtO振動圖像的作用(1)圖象的意義表示振動質(zhì)點在不同時刻下離開平衡位置的情況(2)圖象的作用a.直接讀出A、Tb.確定質(zhì)點在某一時刻下的位移c.判定某一時刻下質(zhì)點的振動方向、加速度方向d.判定某段時間內(nèi)x、v、a 的變化情況 一個質(zhì)點作簡諧運動的振動圖像如圖從圖中可以看出，該質(zhì)點的振幅A= _ m，周期=_ s，頻率f= _ Hz,從t=0開始在t=.5s內(nèi)質(zhì)點的位移 _ ,路程= _ 0.10.42.5 0.1m0.5m 例題1：ss寫出振動方程.例題2：y=10sin(2t) cmx=10cos(2t) cm 3 3：某彈簧振子的振動圖象如圖所示，根據(jù)圖象判斷。某彈簧振子的振動圖象如圖所示，根據(jù)圖象判斷。下列說法正確的是（下列說法正確的是（ ）A A、第、第1s1s內(nèi)振子的位移與速度方向相反內(nèi)振子的位移與速度方向相反B B、第、第2s2s末振子的位移為末振子的位移為-20cm-20cmC C、第、第2s2s末和第末和第3s3s末振子的位移相同末振子的位移相同, ,速度方向相反速度方向相反D D、第、第1s1s內(nèi)和第內(nèi)和第2s2s內(nèi)振子內(nèi)振子 的位移方向相同，速的位移方向相同，速 度方向相反。度方向相反。 20-20t/sx/cm0 1 2 3 4 5 64.一個質(zhì)點在平衡位置0點附近做簡諧運動,若從0點開始計時,經(jīng)過3s質(zhì)點第一次經(jīng)過M點;若再繼續(xù)運動,又經(jīng)過2s它第二次經(jīng)過M點;則質(zhì)點第三次經(jīng)過M點再次所需要的時間可能是（ ）A、8s B、4s C、14s D、(10/3)s小小 結(jié)結(jié)一、描述簡諧運動的物理量一、描述簡諧運動的物理量1 1、振幅、振幅A A：振動物體離開平衡位置的最大距離：振動物體離開平衡位置的最大距離2 2、周期、周期T T：完成一次全振動所需要的時間：完成一次全振動所需要的時間 頻率頻率f f：單位時間內(nèi)完成全振動的次數(shù)：單位時間內(nèi)完成全振動的次數(shù) 關(guān)系關(guān)系T T=1/=1/f f3 3、相位：周期性運動的物體在各個時刻所處的不同的狀態(tài)、相位：周期性運動的物體在各個時刻所處的不同的狀態(tài)二、簡諧運動的表達式二、簡諧運動的表達式tAxsin三、簡諧運動的運動學(xué)特點1. 1.右圖中是甲乙兩彈簧振子的振動圖象，兩振動振幅之比為右圖中是甲乙兩彈簧振子的振動圖象，兩振動振幅之比為_， 頻率之比為頻率之比為_， 甲和乙的相差為甲和乙的相差為_ _ 2.2.某簡諧運動的位移與時間關(guān)系為：某簡諧運動的位移與時間關(guān)系為：x x=0.1sin=0.1sin（100100tt ）cm, cm, 由此可知該振動由此可知該振動的振幅是的振幅是_cm_cm，頻率是，頻率是 z z，零時刻振動物體的速度與規(guī)定正方向，零時刻振動物體的速度與規(guī)定正方向_（填（填“相同相同”或或“相反相反”). ).2 1 0.150相反課 堂 訓(xùn) 練23 3、有一個在光滑水平面內(nèi)的彈簧振子，、有一個在光滑水平面內(nèi)的彈簧振子，第一次用力把彈簧壓縮第一次用力把彈簧壓縮x x后釋放，第二后釋放，第二次把彈簧壓縮次把彈簧壓縮2x2x后釋放，則先后兩次后釋放，則先后兩次振動的周期和振幅之比分別為多少？振動的周期和振幅之比分別為多少？1:1 1:24 4、彈簧振子以、彈簧振子以O(shè)O點為平衡位置，在點為平衡位置，在B B、C C兩點之間做簡諧振動，兩點之間做簡諧振動，B B、C C相距相距20cm20cm，某時刻，某時刻振子處于振子處于B B點，經(jīng)過點，經(jīng)過0.5s0.5s，振子首次到達，振子首次到達C C點，求：點，求：（1 1）振子的周期和頻率）振子的周期和頻率（2 2）振子在）振子在5s5s末的位移的大小末的位移的大小（3 3）振子）振子5s5s內(nèi)通過的路程內(nèi)通過的路程T1.0s f1HZ 10cm200cmT內(nèi)通過的路程一定是4A1/2T內(nèi)通過的路程一定是2A1/4T內(nèi)通過的路程不一定是A注意：謝謝!