人教版高中物理選修《簡諧運動的描述》學(xué)案2.doc

高考資源網(wǎng)()來源：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) 簡諧運動的描述 學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、知道什么是振動的振幅、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、了解簡諧運動的數(shù)學(xué)表達式，體會數(shù)學(xué)知識在物理問題中的應(yīng)用。知識梳理一：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？振幅是指振動物體離開平衡位置的 ；而位移是振動物體所在位置與 之間的距離。對于一個給定的振動，振子的位移是時刻 ，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： 。簡諧運動的周期或頻率與 無關(guān)。三：相位及簡諧運動表達式相位是表示物體 的物理量，用相位來描述簡諧運動在一個全振動中所處的階段。初相： 函數(shù)表達式： 公式中的A代表振動的 ，叫做 ，它與頻率f之間的關(guān)系為：=2f；公式中的（t+）表示簡諧運動的 ，t=0時的相位叫做 ，簡稱初相。例題解析例1 一個彈簧振子，第一次用力把彈簧壓縮x后開始振動，第二次把彈簧壓縮2x后開始振動，則兩次振動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 振動的周期只決定于振動體本身固有的性質(zhì)，對彈簧振子則由振子的質(zhì)量與彈簧的勁度系數(shù)決定，與起振時的初始位移大小無關(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 一個作簡諧運動的質(zhì)點，先后以同樣大小的速度通過相距10cm的A、 B兩點，歷時0.5s(圖5-7)過B點后再經(jīng)過t=0.5s質(zhì)點以方向相反、大小相同的速度再次通過B點，則質(zhì)點振動的周期是 A0.5sB1.0sC2.0sD4.0s分析 根據(jù)題意，由振動的對稱性可知：AB的中點(設(shè)為O)為平衡位置，A、B兩點對稱分布于O點兩側(cè)；質(zhì)點從平衡位置O向右運動到B的時間應(yīng)為質(zhì)點從B向右到達右方極端位置(設(shè)為D)的時間所以，質(zhì)點從O到D的時間所以 T=2s答C說明 本題的關(guān)鍵是認識振動的對稱性如圖5-8所示，設(shè)C、D為質(zhì)點振動中左方和右方的極端位置，則由對稱性可知：質(zhì)點從BDB的時間一定等于質(zhì)點從ACA的時間，即tBDB=tACA=0.5s所以，質(zhì)點振動周期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靜止時彈簧伸長15cm若剪斷A、 B間的細線，則A作簡諧運動時的振幅和最大加速度為多少？g=10m/s2分析 剪斷A、B間的細線后，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 由兩球靜止時的力平衡條件，得彈簧的勁度系數(shù)為=40N/m剪斷A、B間細線后，A球靜止懸掛時的彈簧的伸長量為=2.5cm彈簧下端的這個位置就是A球振動中的平衡位置懸掛B球后又剪斷細線，相當(dāng)于用手把A球下拉后又突然釋放剛剪斷細線時彈簧比比靜止懸掛A球多伸長的長度就是振幅，即A=x=xA=15cm-2.5cm=12.5cm振動中A球的最大加速度為=50 m/s2強化訓(xùn)練選擇題1.關(guān)于振幅的各種說法，正確的是（ ）A. 振幅是振子離開平衡位置的最大距離B. 振幅大小表示振動能量的大小C. 振幅有時為正，有時為負D. 振幅大，振動物體的最大加速度也一定大2.振動的周期就是指振動物體（ ）A. 從任一位置出發(fā)又回到這個位置所用的時間B. 從一個最大偏移位置運動到另一個最大偏移位置所用的時間C. 從某一位置出發(fā)又以同一運動方向回到這個位置所用的時間D. 經(jīng)歷了兩個振幅的時間E. 經(jīng)達了四個振幅的時間3做簡諧運動的物體，當(dāng)物體的位移為負值時，下面說法正確的是 （ ）A速度一定為正值，加速度一定為負值B速度一定為負值，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速度不一定為負值，加速度一定為正值4小球做簡諧運動，則下述說法正確的是（ ）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做簡諧運動的彈簧振子，下述說法中正確的是 （ ）A振子通過平衡位置時，速度最大B振子在最大位移處時，加速度最大C振子在連續(xù)兩次通過同一位置時，位移相同D振子連續(xù)兩次通過同一位置時，動能相同，動量相同6一彈簧振子作簡諧運動，下列說法中正確的有（ ）A若位移為負值，則速度一定為正值，加速度也一定為正值B振子通過平衡位置時，速度為零，加速度最大C振子每次通過平衡位置時，加速度相同，速度也一定相同D振子每次通過同一位置時，其速度不一定相同，但加速度一定相同7一個彈簧振子，第一次用力把彈簧壓縮x后開始振動，第二次把彈簧壓縮2x后開始振動，則兩次振動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做簡諧運動的彈簧振子，其質(zhì)量為m，最大速度為v，則下列說法中正確的是 （ ）A從某時刻算起，在半個周期的時間內(nèi)，彈力做功一定為零B從某時刻算起，在半個周期的時間內(nèi)，彈力做的功可能是 C從某時刻算起，在半個周期的時間內(nèi)，彈力的沖量一定為零D從某時刻算起，在半個周期的時間內(nèi)，彈力的沖量可能是零到2mv之間的某一個值9質(zhì)點沿直線以O(shè)為平衡位置做簡諧運動，A、B兩點分別為正最大位移處與負最大位移處的點，A、B相距10cm，質(zhì)點從A到B的時間為0.1s，從質(zhì)點到O點時開始計時，經(jīng)0.5s，則下述說法正確的是（ ）A振幅為5cm B振幅為10cmC通過路程50cm D質(zhì)點位移為50 cm10對簡諧運動下述說法中正確的是 （ ）A物體振動的最大位移等于振幅 B物體離開平衡位置的最大距離叫振幅C振幅隨時間做周期性變化 D物體兩次通過平衡位置的時間叫周期11質(zhì)點做簡諧運動的周期為0.4s，振幅為0.1m，從質(zhì)點通過平衡位置開始計時，則經(jīng)5s，質(zhì)點通過的路程等于_m，位移為_m12質(zhì)點以O(shè)為平衡位置做簡諧運動，它離開平衡位置向最大位移處運動的過程中，經(jīng)0.15s第一次通過A點，再經(jīng)0.1s第二次通過A點，再經(jīng)_s第三次通過A點，此質(zhì)點振動的周期等于_s，頻率等于_Hz13一個作簡諧運動的質(zhì)點在平衡位置O點附近振動當(dāng)質(zhì)點從