高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第一冊2 簡諧運動的描述評優(yōu)課ppt課件

這是一份高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第一冊2 簡諧運動的描述評優(yōu)課ppt課件，共30頁。PPT課件主要包含了思考探究，深入理解，典型例題，課堂總結(jié)，CONTENTS，導(dǎo)入與思考，學(xué)習(xí)目標(biāo)，探究思考，測量小球振動的周期，Ttn等內(nèi)容，歡迎下載使用。
理解周期和頻率的關(guān)系。
理解振幅、周期和頻率的物理意義，了解相位、初相、相位差的概念。
掌握用公式描述簡諧運動的方法。
我們已經(jīng)知道，做簡諧運動的物體的位移x與運動時間t之間滿足正弦函數(shù)關(guān)系，因此，位移x的一般函數(shù)表達(dá)式可寫為：
下面我們根據(jù)上述表達(dá)式，結(jié)合彈簧振子振動的圖像，分析簡諧運動的特點。
x＝Asin（ωt＋φ）
因為｜sin（ωt+φ)｜≤1，所以｜x｜≤A，這說明A是物體離開平衡位置的最大距離。
如圖，M點和M'點表示水平彈簧振子在平衡位置O點最右端及最左端的位置，則｜OM｜=｜OM'｜=A。
定義：我們把振動物體離開平衡位置的最大距離，叫做振動的振幅。
振幅的2倍表示振動物體運動范圍的大小
物理意義：振幅是描述振動強弱的物理量。
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，振子的位移是時刻變化的，但振幅是不變的。③位移是矢量，振幅是標(biāo)量。
例1.如圖所示，質(zhì)量為m的物體A放置在質(zhì)量為M的物體B上，B與彈簧相連，它們一起在光滑水平面上做簡諧運動，振動過程中A、B之間無相對運動，A的下表面與B的上表面間的動摩擦因數(shù)為，彈簧的勁度系數(shù)為k。若滑動摩擦力等于最大靜摩擦力，重力加速度大小為g，則該簡諧運動的最大振幅為（　?。〢． B． C． D．
【答案】C【詳解】物體A和物體B無相對滑動，物體A的回復(fù)力最大為 ,則物體A和物體B整體的最大加速度為，以物體A和物體B整體為研究對象，最大回復(fù)力 ，聯(lián)立解得 ，故C正確，ABD錯誤。故選C。
1　如圖所示，斜面體固定在水平地面上，斜面表面是光滑的且足夠長．斜面頂端與自然長度為L的輕質(zhì)彈簧相連，彈簧的另一端連接著物塊m，當(dāng)物塊靜止時，彈簧的伸長量為△l，壓縮彈簧使彈簧長度為時將物塊由靜止釋放，則物塊運動過程中，彈簧的最大伸長量為（運動過程中彈簧未超過彈性限度）（　　）A． +2△l B． +△l C．L+2△lD．L+△l
【答案】A【詳解】由題，當(dāng)物塊靜止時，彈簧的伸長量為△l；根據(jù)簡諧運動的對稱性，壓縮彈簧使其長度為 時將物塊由靜止開始釋放，故其振幅為 ，故其最大伸長量為 ，故選A。
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,如M→M）所經(jīng)歷的過程。一次全振動路程為振幅的4倍,即4A。
周期（T）:做簡諧運動的物體完成一次全振動所需要的時間。單位: 秒 s.
頻率（f）:做簡諧運動的物體單位時間內(nèi)完成全振動的次數(shù)。單位:赫茲 Hz.
周期和頻率都是描述振動快慢的物理量。
可見，ω是一個與周期成反比、與頻率成正比的量，叫作簡諧運動的“圓頻率”。它也表示簡諧運動的快慢。
于是:[ω(t+T）+φ]-（ωt+φ)=2π
根據(jù)周期與頻率間的關(guān)系，則ω=2πf 。
根據(jù)正弦函數(shù)規(guī)律，（ωt+φ)在每增加2π的過程中，函數(shù)值循環(huán)變化一次。這一變化過程所需要的時間更是簡諧運動的周期T。
如圖，彈簧上端固定，下端懸掛鋼球。把鋼球從平衡位置向下拉一段距離 A，放手讓其運動，A 就是振動的振幅。
用停表測出鋼球完成 n 個全振動所用的時間 t， t/n就是振動的周期T。n 的值取大一些可以減小測量誤差。再把振幅減小為原來的一半，用同樣的方法測量振動的周期。
再換用不同的彈簧或小球，用同樣的方法測量振動的周期。
結(jié)論：彈簧振子的周期由振動系統(tǒng)本身的質(zhì)量和勁度系數(shù)決定，而與振幅無關(guān)，所以常把周期和頻率叫做固有周期和固有頻率。
3.振動周期與振子的質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量較小時，周期較小。
2.振動周期與彈簧的勁度系數(shù)有關(guān)，勁度系數(shù)較大時，周期較小。
1.振動周期與振幅大小無關(guān)。
(1)若t2－t1＝nT，則t1、t2兩時刻振動物體在同一位置，運動情況相同。
(3)若t2－t1＝nT＋1/4T或t2－t1＝nT＋3/4T，則當(dāng)t1時刻物體到達(dá)最大位移處時，t2時刻物體到達(dá)平衡位置；當(dāng)t1時刻物體在平衡位置時，t2時刻物體到達(dá)最大位移處；若t1時刻物體在其他位置，t2時刻物體到達(dá)何處就要視具體情況而定。
(2)若t2－t1＝nT＋1/2T，則t1、t2兩時刻，描述運動的物理量(x、F、a、v)均大小相等，方向相反。
做簡諧運動的物體運動過程中的周期性：
例2.一個質(zhì)點做簡諧運A動的振動圖象（圖象）如圖所示，下列說法正確的是（　　）A．質(zhì)點振動頻率是4HzB．在4s內(nèi)質(zhì)點經(jīng)過的路程是8cmC．第4末質(zhì)點的速度是零D．在t=1s和t=3s兩時刻，質(zhì)點位移大小相等、方向相同
【答案】B【詳解】A．由圖讀出質(zhì)點振動的周期T=4s，則頻率 ，故A錯誤；B．質(zhì)點做簡諧運動，在一個周期內(nèi)通過的路程是4A，由于t=4s=1T，所以在4s內(nèi)質(zhì)點經(jīng)過的路程是 ，故B正確；C．由圖知在第4s末，質(zhì)點的位移為0，經(jīng)過平衡位置，速度最大，故C錯誤；D．由圖知在t=1s和t=3s兩時刻，質(zhì)點位移大小相等、方向相反，故D錯誤。故選B。
2　水平方向振動的彈簧振子做簡諧運動的周期為T，振幅為A，則下列說法正確的是（???????）A．若在時間Δt＝t2－t1內(nèi)，彈簧的彈力對振子做的功為0，則Δt一定是 的整數(shù)倍B．若在時間Δt＝t2－t1內(nèi)，振子運動的位移為0，則Δt一定大于C．若在時間Δt＝t2－t1內(nèi)，要使振子在t2時刻的速度等于其在t1時刻的速度，則Δt一定是T的整數(shù)倍D．若在時間Δt＝t2－t1內(nèi)，振子運動的路程為A，則Δt可能小于
例3.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x后釋放讓它振動，第二次把彈簧壓縮2x后釋放讓它振動，則先后兩次振動的周期之比和振幅之比分別為（　?。〢．1∶1　1∶1 B．1∶1　1∶2 C．1∶4　1∶4D．1∶2　1∶2
【答案】B【詳解】彈簧的壓縮量即為振子振動過程中偏離平衡位置的最大距離，即振幅，故振幅之比為1∶2，而對同一振動系統(tǒng)，其周期與振幅無關(guān)，則周期之比為1∶1，振動周期由振動系統(tǒng)的性質(zhì)決定，與振幅無關(guān)。故選B。
3?。ǘ噙x）如圖所示，一彈簧振子在、間做簡諧運動，為平衡位置，間距離為，從到運動一次的時間為，則（???????）A．從B到C振子作了一次全振動B．振動周期為2s，振幅為5cmC．經(jīng)過兩次全振動，振子通過的路程是40cmD．振子從點B開始，經(jīng)3s位移是30cm
【答案】BC【詳解】A．從B到C振子作了半個全振動，選項A錯誤；B．從B到C為半個周期，時間為1s，則振動周期為2s，因BC=10cm，則振幅為5cm，選項B正確；C．一次全振動振子的路程為4A，經(jīng)過兩次全振動，振子通過的路程是8A=40cm，選項C正確；D．振子從B點開始，經(jīng)3s到達(dá)C點，則位移是10cm，選項D錯誤。故選BC。
當(dāng)（ωt＋φ）確定時，sin（ωt＋φ）的值也就確定了，所以（ωt＋φ）代表了做簡諧運動的物體此時正處于一個運動周期中的哪個狀態(tài)。
從x＝Asin（ωt＋φ）可以發(fā)現(xiàn)：
“?t+?” 叫簡諧運動的相位。
物理意義：是表示物體振動步調(diào)的物理量，用相位來描述簡諧運動在各個時刻所處的不同狀態(tài)。
當(dāng)t=0時的相位是?， 叫初相位，或初相。
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。
Δφ＝(φt+φ2）-(φt+φ1）=φ2－φ1
相位差Δφ＝φ2－φ1：
(1)取值范圍：－2π≤??≤2π.
(2)??>0，表示振動2比振動1超前。
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