【南方新課堂】20162017學(xué)年高中物理 1.3 簡諧運動的公式描述課件 粵教版選修34

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1、合作探究,自主預(yù)習(xí),合作探究,自主預(yù)習(xí),目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,簡諧運動的正弦函數(shù)表達式可以寫成,x=,A,cos,(,ω,t+,φ,),。其中,A,代表簡諧運動的振幅,;,ω,叫做簡諧運動的圓頻率,,,它與周期的關(guān)系是,,,。它和周期、頻率都表示簡諧運動的快慢,;,ω,t+,φ,代表簡諧運動的相位,,,其中,φ,稱為,初相,。,,,從簡諧運動的余弦函數(shù)表達式中,,,我們知道,(,ω,t+,φ,),表示相位,,,你能據(jù)此表達式導(dǎo)出相位的單位嗎,?,,,,,,一,二,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,一、描述簡諧運動的物理量,,簡諧運動中振幅和幾個物理量的關(guān)系,,(1),振

2、幅和振動系統(tǒng)的能量,:,對一個確定的振動系統(tǒng)來說,,,系統(tǒng)能量僅由振幅決定。振幅越大,,,振動系統(tǒng)的能量越大。,,(2),振幅與位移,:,振動中的位移是矢量,,,振幅是標(biāo)量。在數(shù)值上,,,振幅與振動物體的最大位移相等,,,但在同一簡諧運動中振幅是確定的,,,而位移隨時間做周期性的變化。,,(3),振幅與路程,:,振動中的路程是標(biāo)量,,,是隨時間不斷增大的。其中常用的定量關(guān)系是,:,一個周期內(nèi)的路程為,4,倍振幅,,,半個周期內(nèi)的路程為,2,倍振幅。,,(4),振幅與周期,:,在簡諧運動中,,,一個確定的振動系統(tǒng)的周期,(,或頻率,),是固定的,,,與振幅無關(guān)。,一,二,知識精要,思考探究,典題

3、例解,遷移應(yīng)用,“,振子在一個周期內(nèi)通過四個振幅的路程,”,是正確的結(jié)論。但不可隨意推廣。如振子在時間,t,內(nèi)通過的路程并非一定為,,×,4,A,,,想想看,,,為什么,?,一,二,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,【例,1,】,,,如圖所示,,,水平桌面上的木質(zhì)框架質(zhì)量為,M,,,懸掛在框架上的輕質(zhì)彈簧勁度系數(shù)為,k,,,懸掛于彈簧下端的鐵球的質(zhì)量為,m,。讓鐵球上下振動起來。若木質(zhì)框架不會離開桌面,,,則鐵球的振幅最大是,(,,) (,導(dǎo)學(xué)號,51150005),思路分析,框架恰好不離開桌面時,,,框架受桌面的支持力為零,,,此時對框架進行受力分析,,,可知彈簧向上的彈力恰等于框架的

4、重力,,,由此可得彈簧的壓縮量。根據(jù)振幅的定義,,,找出平衡位置,,,則振幅可求。,一,二,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,答案,:,A,一,二,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,一,二,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,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,2,x,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,(,,),,A.1,∶,1,1,∶,1 B.1,∶,1,1,∶,2,,C.1,∶,4,1,∶,4 D.1,∶,2,1,∶,2,,答案,:,B,,解析,:,彈簧的壓縮量即為振動過程中偏離平衡

5、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),,,故周期之比為,1,∶,1,,正確選項為,B,。,一,二,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,二、簡諧運動的表達式,,簡諧運動兩種描述方法的比較,:,,(1),簡諧運動圖象即,x,-,t,圖象是直觀表示質(zhì)點振動情況的一種手段,,,直觀表示了質(zhì)點的位移,x,隨時間,t,變化的規(guī)律。,,(2),x=A,cos(,ω,t+,φ,),是用函數(shù)表達式的形式反映質(zhì)點的振動情況。,,(3),兩者對同一個簡諧運動的描述應(yīng)該是一致的。我們能夠做到兩個方面,:,一是根據(jù)振動方程作出振動圖象,,,二是根據(jù)振動圖

6、象讀出振幅、周期、初相,,,進而寫出位移的函數(shù)表達式。,一,二,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,1,.,簡諧運動的一般表達式為,x=A,cos(,ωt+φ,),,思考能否用正弦函數(shù)表示。,,答案,:,簡諧運動的表達式也可以用正弦函數(shù)表示,,,本質(zhì)一樣,,,只是與余弦函數(shù)中相位的數(shù)值不同,,,相位差為,,。,,2,.,相位差是表示兩個同頻率的簡諧運動狀態(tài)不同步程度的物理量,,,談?wù)勅绾吻笙辔徊?,,并說明你對,“,超前,”,和,“,落后,”,的理解。,,答案,:,簡諧運動的過程中相位是周期性變化的,,,周期為,2,π,。如果兩個簡諧運動,A,、,B,的頻率相等,,,其初相分別是,φ,1,

7、和,φ,2,,,當(dāng),φ,2,>,φ,1,時,,,它們的相位差是,Δ,φ,=,(,ω,t+,φ,2,),-,(,ω,t+,φ,1,),=,φ,2,-,φ,1,,,所以同頻率的兩個簡諧運動的相位差必定等于它們的初相差。若,Δ,φ,>,0,,則,B,振動的相位比,A,超前,Δ,φ,,,或,A,振動的相位比,B,落后,Δ,φ,。,一,二,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,A.,振幅是矢量,,,A,的振幅是,6 m,,B,的振幅是,10 m,,B.,周期是標(biāo)量,,,A,、,B,的周期均為,100 s,,C.,A,振動的頻率等于,B,振動的頻率,,D.,A,的相位始終比,B,的相位超前,,思路分析,

8、正確理解簡諧運動的表達式中各個字母所代表的物理意義是解題的關(guān)鍵。由簡諧運動的表達式我們可以直接讀出振動的振幅,A,、圓頻率,ω,(,或周期,T,和頻率,f,),及初相,φ,0,。,一,二,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,答案,:,CD,一,二,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,一,二,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,做簡諧運動的物體,,,其位移與時間的變化關(guān)系式為,,x=,10sin 5,π,t,cm,,由此可知,: (,導(dǎo)學(xué)號,51150007),,(1),物體的振幅為多少,?,,(2),物體振動的頻率為多少,?,,(3),在時間,t=,0,.,1 s,時,,,物體的位移是多少,?,,答案,:,(1)10 cm,,(2)2,.,5 Hz,,(3)10 cm,,解析,:,簡諧運動的表達式,x=A,sin(,ω,t+,φ,),。比較現(xiàn)在所給表達式,x=,10sin,,5,π,t,,cm,可知初相,φ,=,0,、圓頻率,ω,=,5,π,,,所以,,(1),振幅,A=,10,,cm,。,,,(3),t=,0,.,1,,s,時的位移,,x=,10sin(5,π,×,0,.,1),,cm,=,10,,cm,。,