人教版高中物理選修《簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的描述》學(xué)案2.doc

高考資源網(wǎng)()來(lái)源：高考資源網(wǎng)版權(quán)所有：高考資源網(wǎng)(www.k s 5 )第2節(jié) 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的描述 學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、知道什么是振動(dòng)的振幅、周期和頻率及相位。 2、理解周期和頻率的關(guān)系及固有周期、固有頻率的意義。 3、了解簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)表達(dá)式，體會(huì)數(shù)學(xué)知識(shí)在物理問(wèn)題中的應(yīng)用。知識(shí)梳理一：振幅：振幅定義： 。振幅物理意義：表示 的物理量。振幅和位移的區(qū)別？振幅是指振動(dòng)物體離開(kāi)平衡位置的 ；而位移是振動(dòng)物體所在位置與 之間的距離。對(duì)于一個(gè)給定的振動(dòng)，振子的位移是時(shí)刻 ，但振幅是不變的。位移是矢量，振幅是 。 等于最大位移的數(shù)值。二：周期 頻率周期定義： 。頻率定義： 。周期（頻率）物理意義： 。周期和頻率之間的關(guān)系： 周期單位： 頻率單位 。彈簧振子周期與那些因素有關(guān)： ， ，固有周期： 。固有頻率： 。簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期或頻率與 無(wú)關(guān)。三：相位及簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)表達(dá)式相位是表示物體 的物理量，用相位來(lái)描述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)在一個(gè)全振動(dòng)中所處的階段。初相： 函數(shù)表達(dá)式： 公式中的A代表振動(dòng)的 ，叫做 ，它與頻率f之間的關(guān)系為：=2f；公式中的（t+）表示簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的 ，t=0時(shí)的相位叫做 ，簡(jiǎn)稱初相。例題解析例1 一個(gè)彈簧振子，第一次用力把彈簧壓縮x后開(kāi)始振動(dòng)，第二次把彈簧壓縮2x后開(kāi)始振動(dòng)，則兩次振動(dòng)的周期之比和最大加速度的大小之比分別為 A12，12B11，11C11，12D12，11分析 振動(dòng)的周期只決定于振動(dòng)體本身固有的性質(zhì)，對(duì)彈簧振子則由振子的質(zhì)量與彈簧的勁度系數(shù)決定，與起振時(shí)的初始位移大小無(wú)關(guān)大處，振子的加速度也越大所以兩情況中的最大加速度之比為12答C例2 一個(gè)作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)，先后以同樣大小的速度通過(guò)相距10cm的A、 B兩點(diǎn)，歷時(shí)0.5s(圖5-7)過(guò)B點(diǎn)后再經(jīng)過(guò)t=0.5s質(zhì)點(diǎn)以方向相反、大小相同的速度再次通過(guò)B點(diǎn)，則質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期是 A0.5sB1.0sC2.0sD4.0s分析 根據(jù)題意，由振動(dòng)的對(duì)稱性可知：AB的中點(diǎn)(設(shè)為O)為平衡位置，A、B兩點(diǎn)對(duì)稱分布于O點(diǎn)兩側(cè)；質(zhì)點(diǎn)從平衡位置O向右運(yùn)動(dòng)到B的時(shí)間應(yīng)為質(zhì)點(diǎn)從B向右到達(dá)右方極端位置(設(shè)為D)的時(shí)間所以，質(zhì)點(diǎn)從O到D的時(shí)間所以 T=2s答C說(shuō)明 本題的關(guān)鍵是認(rèn)識(shí)振動(dòng)的對(duì)稱性如圖5-8所示，設(shè)C、D為質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)中左方和右方的極端位置，則由對(duì)稱性可知：質(zhì)點(diǎn)從BDB的時(shí)間一定等于質(zhì)點(diǎn)從ACA的時(shí)間，即tBDB=tACA=0.5s所以，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)周期T=tAB+tBDB+tBA+tACA=2s例3 如圖5-9所示，豎直懸掛的輕彈簧下端系著A、B兩球，其質(zhì)量mA=0.1kg、mB=0.5kg靜止時(shí)彈簧伸長(zhǎng)15cm若剪斷A、 B間的細(xì)線，則A作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)的振幅和最大加速度為多少？g=10m/s2分析 剪斷A、B間的細(xì)線后，A球成為豎直懸掛的彈簧振子，其振幅由它所處的初始狀態(tài)決定振動(dòng)中的最大加速度由振子受到的最大回復(fù)力用牛頓第二定律可算出解答 由兩球靜止時(shí)的力平衡條件，得彈簧的勁度系數(shù)為=40N/m剪斷A、B間細(xì)線后，A球靜止懸掛時(shí)的彈簧的伸長(zhǎng)量為=2.5cm彈簧下端的這個(gè)位置就是A球振動(dòng)中的平衡位置懸掛B球后又剪斷細(xì)線，相當(dāng)于用手把A球下拉后又突然釋放剛剪斷細(xì)線時(shí)彈簧比比靜止懸掛A球多伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度就是振幅，即A=x=xA=15cm-2.5cm=12.5cm振動(dòng)中A球的最大加速度為=50 m/s2強(qiáng)化訓(xùn)練選擇題1.關(guān)于振幅的各種說(shuō)法，正確的是（ ）A. 振幅是振子離開(kāi)平衡位置的最大距離B. 振幅大小表示振動(dòng)能量的大小C. 振幅有時(shí)為正，有時(shí)為負(fù)D. 振幅大，振動(dòng)物體的最大加速度也一定大2.振動(dòng)的周期就是指振動(dòng)物體（ ）A. 從任一位置出發(fā)又回到這個(gè)位置所用的時(shí)間B. 從一個(gè)最大偏移位置運(yùn)動(dòng)到另一個(gè)最大偏移位置所用的時(shí)間C. 從某一位置出發(fā)又以同一運(yùn)動(dòng)方向回到這個(gè)位置所用的時(shí)間D. 經(jīng)歷了兩個(gè)振幅的時(shí)間E. 經(jīng)達(dá)了四個(gè)振幅的時(shí)間3做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)物體的位移為負(fù)值時(shí)，下面說(shuō)法正確的是 （ ）A速度一定為正值，加速度一定為負(fù)值B速度一定為負(fù)值，加速度一定為正值C速度不一定為正值，加速度一定為正值D速度不一定為負(fù)值，加速度一定為正值4小球做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，則下述說(shuō)法正確的是（ ）B小球的加速度大小與位移成正比，方向相反C小球的速度大小與位移成正比，方向相反D小球速度的大小與位移成正比，方向可能相同也可能相反5做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的彈簧振子，下述說(shuō)法中正確的是 （ ）A振子通過(guò)平衡位置時(shí)，速度最大B振子在最大位移處時(shí)，加速度最大C振子在連續(xù)兩次通過(guò)同一位置時(shí)，位移相同D振子連續(xù)兩次通過(guò)同一位置時(shí)，動(dòng)能相同，動(dòng)量相同6一彈簧振子作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的有（ ）A若位移為負(fù)值，則速度一定為正值，加速度也一定為正值B振子通過(guò)平衡位置時(shí)，速度為零，加速度最大C振子每次通過(guò)平衡位置時(shí)，加速度相同，速度也一定相同D振子每次通過(guò)同一位置時(shí)，其速度不一定相同，但加速度一定相同7一個(gè)彈簧振子，第一次用力把彈簧壓縮x后開(kāi)始振動(dòng)，第二次把彈簧壓縮2x后開(kāi)始振動(dòng)，則兩次振動(dòng)的周期之比和最大加速度的大小之比分別為 （ ）A12，12 B11，11 C11，12 D12，118做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的彈簧振子，其質(zhì)量為m，最大速度為v，則下列說(shuō)法中正確的是 （ ）A從某時(shí)刻算起，在半個(gè)周期的時(shí)間內(nèi)，彈力做功一定為零B從某時(shí)刻算起，在半個(gè)周期的時(shí)間內(nèi)，彈力做的功可能是 C從某時(shí)刻算起，在半個(gè)周期的時(shí)間內(nèi)，彈力的沖量一定為零D從某時(shí)刻算起，在半個(gè)周期的時(shí)間內(nèi)，彈力的沖量可能是零到2mv之間的某一個(gè)值9質(zhì)點(diǎn)沿直線以O(shè)為平衡位置做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，A、B兩點(diǎn)分別為正最大位移處與負(fù)最大位移處的點(diǎn)，A、B相距10cm，質(zhì)點(diǎn)從A到B的時(shí)間為0.1s，從質(zhì)點(diǎn)到O點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，經(jīng)0.5s，則下述說(shuō)法正確的是（ ）A振幅為5cm B振幅為10cmC通過(guò)路程50cm D質(zhì)點(diǎn)位移為50 cm10對(duì)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)下述說(shuō)法中正確的是 （ ）A物體振動(dòng)的最大位移等于振幅 B物體離開(kāi)平衡位置的最大距離叫振幅C振幅隨時(shí)間做周期性變化 D物體兩次通過(guò)平衡位置的時(shí)間叫周期11質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期為0.4s，振幅為0.1m，從質(zhì)點(diǎn)通過(guò)平衡位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，則經(jīng)5s，質(zhì)點(diǎn)通過(guò)的路程等于_m，位移為_(kāi)m12質(zhì)點(diǎn)以O(shè)為平衡位置做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，它離開(kāi)平衡位置向最大位移處運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，經(jīng)0.15s第一次通過(guò)A點(diǎn)，再經(jīng)0.1s第二次通過(guò)A點(diǎn)，再經(jīng)_s第三次通過(guò)A點(diǎn)，此質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期等于_s，頻率等于_Hz13一個(gè)作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)在平衡位置O點(diǎn)附近振動(dòng)當(dāng)質(zhì)點(diǎn)從