202X學年高中物理第1章機械振動第2講振動的描述課件魯科版選修3_4

1、第1章第2講振動的描述目標定位1.知道振幅、周期和頻率的概念，知道全振動的含義.2.知道簡諧運動的圖象是一條正弦(或余弦)曲線.3.會根據(jù)簡諧運動的圖象找出物體振動的周期和振幅，并能分析有關(guān)問題.4.理解簡諧運動公式，能從中獲取振幅、周期(頻率)等相關(guān)信息1 預(yù)習導(dǎo)學 梳理識記點撥 2 課堂講義 理解深化探究3對點練習 鞏固應(yīng)用反饋欄目索引 CONTENTS PAGE 一、振動特征的描述1振幅(1)定義：振動物體離開平衡位置的 用A表示(2)物理意義：表示振動的幅度大小或 最大距離振動強弱2周期和頻率圖1(1)全振動(如圖1所示)做簡諧運動的物體由B點經(jīng)過O點到達C點，再由C點經(jīng)過O點返回B點

2、，我們說物體完成了一次 ，重新回到原來的狀態(tài)(2)周期定義：完成一次 經(jīng)歷的時間用T表示物理意義：表示振動的 全振動全振動快慢(3)頻率定義：振動物體在1 s內(nèi)完成 的次數(shù)用f表示物理意義：表示振動的 單位：Hz全振動快慢(5)固有周期(頻率)物體在 狀態(tài)下的振動周期(或頻率)，叫做固有周期(或固有頻率)固有周期(或固有頻率)是物體本身的屬性，與物體是否振動自由無關(guān)想一想振幅就是振動物體離開平衡位置的最大位移嗎？為什么？答案不是振幅是一個標量它是指物體離開平衡位置的最大距離它既沒有負值，也無方向，而最大位移是矢量，既有大小，也有方向，所以振幅不同于最大位移簡諧運動的圖象是一條 曲線，這一圖線直

3、觀地表示了做簡諧運動物體的位移隨時間按 規(guī)律變化想一想簡諧運動的圖象描述的是小球的運動軌跡嗎？答案不是做簡諧運動的物體的運動軌跡是往復(fù)運動的線段二、簡諧運動的圖象描述正弦(或余弦)正弦(或余弦)三、簡諧運動的公式表達一、對振動特征描述的理解1對全振動的理解正確理解全振動的概念，應(yīng)注意把握全振動的五種特征(1)振動特征：一個完整的振動過程(2)物理量特征：位移(x)、速度(v)等各個物理量第一次同時與初始狀態(tài)一樣，即物體從同一方向回到出發(fā)點(3)時間特征：歷時一個周期(4)路程特征：振幅的4倍(5)相位特征：增加2.2振幅與路程的關(guān)系振動物體在一個周期內(nèi)的路程為四個振幅振動物體在半個周期內(nèi)的路程

4、為兩個振幅圖2例1 如圖2所示，一彈簧振子在B、C兩點間做簡諧運動，B、C間距為12 cm，O是平衡位置，振子從C點第一次運動到B點的時間為0.5 s，那么以下說法中正確的選項是()A該彈簧振子的周期為1 sB該彈簧振子的頻率為2 HzC該彈簧振子的振幅為12 cmD振子從O點出發(fā)第一次回到O點的過程就是一次全振動答案A二、對簡諧運動的圖象的理解1形狀：正(余)弦曲線2物理意義表示振動質(zhì)點在不同時刻偏離平衡位置的位移，是位移隨時間的變化規(guī)律3獲取信息(1)簡諧運動的振幅A和周期T，再根(2)任意時刻質(zhì)點的位移的大小和方向如圖3所示，質(zhì)點在t1、t2時刻的位移分別為x1和x2.圖3(3)任意時刻

5、質(zhì)點的振動方向：看下一時刻質(zhì)點的位置，如圖4中a點，下一時刻離平衡位置更遠，故a此刻質(zhì)點向x軸正方向振動(4)任意時刻質(zhì)點的速度、加速度、位移的變化情況及大小比較：看下一時刻質(zhì)點的位置，判斷是遠離還是靠近平衡位置，假設(shè)遠離平衡位置，那么速度越來越小，加速度、位移越來越大；假設(shè)靠近平衡位置，那么速度越來越大，加速度、位移越來越小，如圖中b，從正位移向著平衡位置運動，那么速度為負且增大，加速度、位移正在減小，c從負位移遠離平衡位置運動，那么速度為負且減小，加速度、位移正在增大圖4注意：振動圖象描述的是振動質(zhì)點的位移隨時間的變化關(guān)系，而非質(zhì)點運動的軌跡比方彈簧振子沿一直線做往復(fù)運動，其軌跡為往復(fù)運動

6、的線段，而它的振動圖象卻是正弦(或余弦)曲線例2一質(zhì)點做簡諧運動的圖象如圖5所示，以下說法正確的選項是()圖5A質(zhì)點振動的頻率是4 HzB在10 s內(nèi)質(zhì)點經(jīng)過的路程是20 cmC第4 s末質(zhì)點的速度是零D在t1 s和t3 s兩時刻，質(zhì)點位移大小相等、方向一樣答案B借題發(fā)揮簡諧運動的圖象的應(yīng)用(1)從圖象中直接讀出某時刻質(zhì)點的位移大小和方向、速度方向、加速度方向、質(zhì)點的最大位移；(2)比較不同時刻質(zhì)點位移的大小、速度的大小、加速度的大?。?3)預(yù)測一段時間后質(zhì)點位于平衡位置的正向或負向，質(zhì)點位移的大小與方向，速度、加速度的方向和大小的變化趨勢針對訓(xùn)練 如圖6所示為某物體做簡諧運動的圖象，以下說法

7、中正確的選項是()A由PQ，位移在增大B由PQ，速度在增大C由MN，位移先減小后增大D由MN，加速度先增大后減小圖6解析由PQ，位置坐標越來越大，質(zhì)點遠離平衡位置運動，位移在增大而速度在減小，選項A正確，選項B錯誤；答案AC三、簡諧運動公式做簡諧運動的物體位移x隨時間t變化公式：xAsin(t)2關(guān)于兩個一樣頻率的簡諧運動的相位差21的理解(1)取值范圍：.(2)0，說明兩振動步調(diào)完全一樣，稱為同相，說明兩振動步調(diào)完全相反，稱為反相(3)0，表示振動2比振動1超前0，表示振動2比振動1滯后例3一彈簧振子A的位移y隨時間t變化的關(guān)系式為y0.1 sin 2.5tm，位移y的單位為m，時間t的單位

8、為s.那么()A彈簧振子的振幅為0.2 mB彈簧振子的周期為1.25 sC在t0.2 s時，振子的運動速度為零答案CD1彈簧振子以O(shè)點為平衡位置在B、C兩點之間做簡諧運動，B、C相距20 cm.某時刻振子處于B點，經(jīng)過0.5 s，振子首次到達C點，那么該振動的周期和頻率分別為_、_；振子在5 s內(nèi)通過的路程及5 s末的位移大小分別為_、_.振動特征的描述答案1.0 s1.0 Hz200 cm10 cm2一質(zhì)點做簡諧運動，其位移x與時間t的關(guān)系圖象如圖7所示，由圖可知()簡諧運動的圖象A質(zhì)點振動的頻率是4 HzB質(zhì)點振動的振幅是2 cmCt3 s時，質(zhì)點的速度方向沿x軸正方向Dt3 s時，質(zhì)點的

9、振幅為零圖7解析由題圖可以直接看出振幅為2 cm，周期為4 s，所以頻率為0.25 Hz，選項A錯誤，B正確；t3 s時，質(zhì)點經(jīng)過平衡位置，沿x軸正方向運動，所以選項C正確；振幅等于質(zhì)點偏離平衡位置的最大位移，與質(zhì)點的位移有著本質(zhì)的區(qū)別，t3 s時，質(zhì)點的位移為零，但振幅仍為2 cm，所以選項D錯誤答案BC3.如圖8所示，一底端有擋板的斜面體固定在水平面上，其斜面光滑，傾角為.一個勁度系數(shù)為k的輕彈簧下端固定在擋板上，上端與物塊A連接在一起，物塊B緊挨著物塊A靜止在斜面上某時刻將B迅速移開，A將在斜面上做簡諧運動物塊A、B的質(zhì)量分別為mA、mB，假設(shè)取沿斜面向上為正方向，移開B的時刻為計時起點，那么A的振動位移隨時間變化的圖象