魯科版選修34 振動的描述 第1課時 學(xué)案.docx

第2節(jié) 振動的描述學(xué)習(xí)目標(biāo)1、知道振幅、周期和頻率的概念，知道全振動的含義。2、了解初相和相位差的概念，理解相位的物理意義。3、了解簡諧運動位移方程中各量的物理意義，能依據(jù)振動方程描繪振動圖象。重點:簡諧運動的振幅、周期和頻率的概念；相位的物理意義。難點: 1、振幅和位移的聯(lián)系和區(qū)別、周期和頻率的聯(lián)系和區(qū)別； 2、對全振動概念的理解，對振動的快慢和振動物體運動的快慢的理解； 3、相位的物理意義。新課學(xué)習(xí)：課前預(yù)習(xí)情境導(dǎo)入 在學(xué)習(xí)直線運動時,描述運動的物理量有位移、時間、速度和加速度,簡諧運動具有往復(fù)性,而以前也曾學(xué)過一種往復(fù)運動勻速圓周運動,為了描述它的往復(fù)性,引入了周期、頻率等物理量,那么,簡諧運動的描述需要哪些物理量呢?簡答：描述簡諧運動的物理量有:振幅、周期、頻率等.知識預(yù)覽1.物體離開平衡位置的_,叫做振動的振幅,振幅是表示振動_的物理量,振幅是標(biāo)量.答案：最大位移 強(qiáng)弱2.振子以相同的速度(大小和方向)相繼通過同位置所經(jīng)歷的過程,叫做一次_,完成一次全振動經(jīng)歷的時間叫做_.振動物體在1 s內(nèi)_叫做頻率.周期和頻率都是表示_的物理量.答案：全振動 周期 完成全振動的次數(shù) 振動快慢3.簡諧運動的一般表達(dá)式為_.答案：x=asint簡諧運動的周期性 周期是一次全振動的時間，某一階段的振動是否為一次全振動，可以從兩個角度判斷： 一是從物體經(jīng)過某點時的特征物理量看，如果物體的位移和速度都回到原值（大小、方向兩方面），即物體完成了一次全振動，即物體從同一個方向回到出發(fā)點； 二是看物體在這段時間內(nèi)通過的路程是否等于振幅的四倍. 簡諧運動是一種周而復(fù)始的周期性的運動，按其周期性可做如下判斷：（1）若t1-t2=nt,則t1、t2兩時刻振動物體在同一位置，運動情況相同；（2）若t2-t1=nt+t,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;（3）若t2-t1=nt+t或t2-t1=nt+t,則t2時刻物體到達(dá)何處就要視具體情況而定.課堂練習(xí)：1如圖121所示，彈簧振子在b、c間振動，o為平衡位置，booc5 cm，若振子從b到c的運動時間是1 s，則下列說法正確的是()圖121a振子從b經(jīng)o到c完成一次全振動b振動周期是2 s，振幅是5 cmc經(jīng)過兩次全振動，振子通過的路程是20 cmd從b開始經(jīng)過3 s，振子通過的路程是30 cme振子振動的頻率是0.5 hz【解析】振子從boc僅完成了半次全振動，所以周期t21 s2 s，振幅abo5 cm.彈簧振子在一次全振動過程中通過的路程為4a20 cm，所以兩次全振動中通過路程為40 cm,3 s的時間為1.5 t，所以振子通過的路程為30 cm.故b、d正確，a、c錯誤根據(jù)f，f0.5 hz，故e正確【答案】bde2關(guān)于簡諧運動的頻率，下列說法正確的是()【導(dǎo)學(xué)號：78510004】a頻率越高，振動質(zhì)點運動的速度越大b頻率越高，單位時間內(nèi)速度的方向變化的次數(shù)越多c頻率是50 hz時，1 s內(nèi)振動物體速度方向改變100次d彈簧振子的固有頻率與物體通過平衡位置時的速度大小有關(guān)e固有頻率由振動物體本身的屬性決定【解析】簡諧運動的頻率與物體運動的快慢沒有關(guān)系，描述物體運動的快慢用速度，而速度是變化的，物體振動過程中最大速度大，也不能說明它的頻率大振動得越快和運動得越快意義是不同的，故a錯誤簡諧運動的物體在一個周期內(nèi)速度的方向改變兩次，頻率越高，單位時間內(nèi)所包含的周期個數(shù)越多，速度方向變化的次數(shù)就越多，故b、c正確彈簧振子的固有頻率與物體通過平衡位置的速度沒有關(guān)系，它由振動系統(tǒng)的固有量：質(zhì)量m和彈簧的勁度系數(shù)k決定，故d錯誤，e正確【答案】bce3一彈簧振子的振幅是2 cm，振子完成一次全振動通過的路程是多少？如果頻率是5 hz，振子每秒鐘通過的路程是多少？【解析】振子完成一次全振動通過4個a，所以路程為s4a42 cm8 cm. 如果頻率為5 hz，則周期t s.故振子1 s內(nèi)完成全振動的次數(shù)n5所以振子1 s內(nèi)通過的路程s總n4a542 cm40 cm.【答案】8 cm40 cm4一質(zhì)點做簡諧運動，其位移x與時間t的關(guān)系曲線如圖123所示，由圖可知()a質(zhì)點振動頻率是4 hzbt2 s時，質(zhì)點的加速度最大c質(zhì)點的振幅為2 cmdt2 s時，質(zhì)點的位移是2 cme從t0開始經(jīng)過3 s，質(zhì)點通過的路程是6 cm圖123【解析】由圖象知：質(zhì)點的周期是4 s，頻率是hz，a錯；t2 s時，質(zhì)點的加速度最大，b對；由圖線知質(zhì)點的振幅為2 cm，c對；t2 s時，質(zhì)點的位移是2 cm，d錯；從t0開始經(jīng)過3 s，質(zhì)點通過的路程s3a6 cm.e正確【答案】bce5彈簧振子做簡諧運動的振動圖象如圖124所示，則()圖124at0時，質(zhì)點位移為零，速度為零，加速度為零bt1 s時，質(zhì)點位移最大，速度為零，加速度最大ct1和t2時刻振子具有相同的速度dt3和t4時刻振子具有相同的加速度et2和t3時刻振子具有相同的速度【解析】t0時刻，振子位于平衡位置o，位移為零，加速度為零，但速度為最大值，選項a錯誤；t1 s時，振子位于正向最大位移處，位移最大，加速度最大，而速度為零，選項b正確；t1和t2時刻振子位于正向同一位置，t1時刻是經(jīng)此點向正方向運動，t2時刻回到此點向負(fù)方向運動，兩時刻速度大小相等，但方向相反，所以速度不相同，選項c錯誤；t3和t4時刻振子位移相同，即處在同一位置，因此有大小相等、方向相同的加速度，選項d正確；t2和t3時刻振子速度的大小和方向都相同，e正確【答案】bde6某個質(zhì)點的簡諧運動圖象如圖125所示，求振動的振幅和周期圖125【解析】由題圖讀出振幅a10 cm簡諧運動方程xasin(t)代入數(shù)據(jù)1010sin(7)得t8 s.【答案】10 cm8 s7下列關(guān)于簡諧運動的周期、頻率、振幅的說法正確的是()a振幅是矢量，方向是從平衡位置指向最大位移處b周期和頻率的乘積是一個常數(shù)c振幅增大，周期也增大，而頻率減小d在自由振動下，做簡諧運動的物體的頻率是固定的，與振幅無關(guān)e固有周期與物體振幅無關(guān)【解析】振幅是一個標(biāo)量，沒有方向，選項a錯誤；周期和頻率互為倒數(shù)，其乘積是1，選項b正確；在自由狀態(tài)下，振動物體的周期與振幅的大小無關(guān)，只由振動物體本身的性質(zhì)決定，故選項c錯誤，選項d正確固有周期由振動物體本身屬性決定，與振幅無關(guān)，e正確【答案】bde8.如圖126所示為質(zhì)點的振動圖象，下列判斷中正確的是()圖126a質(zhì)點振動周期是8 sb振幅是2 cmc4 s末質(zhì)點的速度為負(fù)，加速度為零d10 s末質(zhì)點的加速度為正，速度為零e從t0開始經(jīng)過4 s的時間質(zhì)點通過的路程為4 cm【解析】由振動圖象可讀得，質(zhì)點的振動周期為8 s，a對；振幅為2 cm，b錯；4 s末質(zhì)點經(jīng)平衡位置向負(fù)方向運動，速度為負(fù)向最大，加速度為零，c對；10 s末質(zhì)點在正的最大位移處，加速度為負(fù)值，速度為零，d錯從t0開始經(jīng)過4 s的時間質(zhì)點通過的路程x2a4 cm，e對【答案】ace9如圖127所示是質(zhì)點做簡諧運動的圖象，由此可知()圖127at0時，質(zhì)點的位移、速度均為零bt1 s時，質(zhì)點的位移最大，速度為零，加速度最大ct2 s時，質(zhì)點的位移為零，速度負(fù)向最大，加速度為零dt4 s時，質(zhì)點停止運動e質(zhì)點的周期為4 s，頻率為0.25 hz【解析】當(dāng)t0時，質(zhì)點的位移為零，加速度為零，此時質(zhì)點在平衡位置具有沿x軸正方向的最大速度，選項a錯誤；當(dāng)t1 s時，質(zhì)點的位移最大，加速度負(fù)向最大，此時質(zhì)點振動到平衡位置正方向的最大位移處，速度為零，選項b正確；t2 s時，質(zhì)點的位移為零，加速度為零，速度最大，沿x軸負(fù)方向，選項c正確；t4 s時，質(zhì)點速度最大，選項d錯誤；由圖象可以確定周期t4 s，頻率f0.25 hz，e正確【答案】bce10如圖128所示是表示一質(zhì)點做簡諧運動的圖象，下列說法正確的是() 圖128【導(dǎo)學(xué)號：78510005】at1時刻振子正通過平衡位置向上(正方向)運動bt2時刻振子的位移最大ct3時刻振子正通過平衡位置向上(正方向)運動d該圖象是從平衡位置計時畫出的e質(zhì)點的振動周期是t2(t3t1)【解析】從圖象可以看出，t0時刻，振子在正的最大位移處，因此是從正的最大位移處開始計時畫出的圖象，d選項錯誤；t1時刻以后振子的位移為負(fù)，因此t1時刻振子正通過平衡位置向下(負(fù)方向)運動，a選項錯誤；t2時刻振子在負(fù)的最大位移處，因此可以說是振子的位移最大，b選項正確；t3時刻以后，振子的位移為正，所以該時刻振子正通過平衡位置向上(正方向)運動，c正確；由圖象可得：t2(t3t1)，e正確【答案】bce11如圖129所示為質(zhì)點p在04 s內(nèi)的振動圖象，下列敘述正確的是()圖129a再過1 s，該質(zhì)點的位移是正的最大b再過1 s，該質(zhì)點的速度沿正方向c再過1 s，該質(zhì)點的加速度沿正方向d再過1 s，該質(zhì)點加速度最大e再過2 s，質(zhì)點回到平衡位置【解析】將圖象順延續(xù)畫增加1 s，質(zhì)點應(yīng)在正最大位移處，故a，d正確再過2 s質(zhì)點回到平衡位置，e正確【答案】ade12關(guān)于簡諧運動的周期，以下說法正確的是()a間隔一個周期的整數(shù)倍的兩個時刻，物體的振動情況相同b間隔半個周期的奇數(shù)倍的兩個時