【優(yōu)化方案】高中物理 第11章 第二節(jié)簡諧運動的描述課件 新人教版選修34.ppt

第二節(jié)簡諧運動的描述 課前自主學(xué)案 核心要點突破 課堂互動講練 課標定位 知能優(yōu)化訓(xùn)練 第二節(jié)簡諧運動的描述 課標定位學(xué)習目標 1 知道什么是振幅 周期 頻率和相位 2 理解并掌握周期和頻率的關(guān)系以及簡諧運動的表達式 3 理解相位的物理意義 重點難點 1 理解振幅 周期 頻率和相位的物理意義 振幅和位移的區(qū)別 2 會根據(jù)簡諧運動的表達式指出振幅 頻率及相位 理解相位的物理意義 課前自主學(xué)案 一 描述簡諧運動的物理量1 振幅 a 1 定義 振動物體離開平衡位置的 2 物理意義 振幅是表示 的物理量 它是標量 振幅的兩倍表示的是做振動的物體 的大小 最大距離 振動強弱 運動范圍 2 周期 t 和頻率 f 1 全振動 振子以相同的 相繼通過同一位置所經(jīng)歷的過程 振動質(zhì)點在一個全振動過程中通過的路程等于 的振幅 不管以哪里作為開始研究的起點 彈簧振子完成一次全振動的時間總是 的 2 周期 做簡諧運動的物體 完成 所需要的時間 3 頻率 單位時間內(nèi)完成全振動的次數(shù) 速度 4倍 相等 一次全振動 4 物理意義 周期和頻率都是表示物體振動 的物理量 周期越小 頻率越 表示物體振動得越 周期與頻率的關(guān)系是 用公式表示 3 相位 在物理學(xué)中 周期性運動在各個時刻所處的 用不同的相位來描述 快慢 大 快 狀態(tài) 二 簡諧運動的表達式簡諧運動的一般表達式為 式中 表示簡諧運動的振幅 是一個與頻率成正比的量 也表示簡諧運動的快慢 叫做圓頻率 代表簡諧運動的相位 表示t 0時的相位 叫做 x asin t a t 初相位 核心要點突破 一 對振動特征量關(guān)系的理解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 加速度 a 速度 v 三者第一次同時與初始狀態(tài)相同 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 簡諧運動中振幅和幾個常見量的關(guān)系 1 振幅和振動系統(tǒng)的能量關(guān)系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)能量越大 2 振幅與位移的關(guān)系振動中的位移是矢量 振幅是標量 在數(shù)值上 振幅與某一時刻位移的大小可能相等 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 振幅與路程的關(guān)系振動中的路程是標量 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倍的振幅 半個周期內(nèi)的路程為2倍的振幅 4 振幅與周期的關(guān)系在簡諧運動中 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) 特別提醒 1 振幅大 振動物體的位移不一定大 但其最大位移一定大 2 求路程時 首先應(yīng)明確振動過程經(jīng)過了幾個整數(shù)周期 再具體分析最后不到一周期時間內(nèi)的路程 兩部分相加即為總路程 即時應(yīng)用 即時突破 小試牛刀 1 如圖11 2 1所示 彈簧振子在bc間做簡諧運動 o點為平衡位置 bo oc 5cm 若振子從b到c的運動時間是1s 則下列說法正確的是 a 振子從b經(jīng)o到c完成一次全振動b 振動周期是1s 振幅是10cmc 經(jīng)過兩次全振動 振子通過的路程是20cmd 從b開始經(jīng)過3s 振子通過的路程是30cm 圖11 2 1 解析 選d 振子從b o c僅完成了半次全振動 所以周期t 2 1s 2s 振幅a bo 5cm 振子在一次全振動中通過的路程為4a 20cm 所以兩次全振動中通過的路程為40cm 3s的時間為1 5t 所以振子通過的路程為30cm 4 式中 t 表示相位 描述做周期性運動的物體在各個不同時刻所處的不同狀態(tài) 是描述不同振動的振動步調(diào)的物理量 它是一個隨時間變化的量 相當于一個角度 相位每增加2 意味著物體完成了一次全振動 5 式中 表示t 0時簡諧運動質(zhì)點所處的狀態(tài) 稱為初相位或初相 6 相位差 即某一時刻的相位之差 兩個具有相同 的簡諧運動 設(shè)其初相分別為 1和 2 其相位差 t 2 t 1 2 1 特別提醒 相位差的取值范圍一般為 當 0時兩運動步調(diào)完全相同 稱為同相 當 或 時 兩運動步調(diào)相反 稱為反相 即時應(yīng)用 即時突破 小試牛刀 3 一彈簧振子做簡諧運動 周期為t 則 a 若t時刻和 t t 時刻振子運動的位移大小相等 方向相同 則 t一定等于t的整數(shù)倍b 若t時刻和 t t 時刻振子運動的速度大小相等 方向相反 則 t一定等于t 2的整數(shù)倍c 若 t t 則在t時刻和 t t 時刻振子運動的加速度一定相等d 若 t t 2 則在t時刻和 t t 時刻彈簧的長度一定相等 解析 選c 此題若用圖象法來解決將更直觀 方便 設(shè)彈簧振子的振動圖象如圖所示 b c兩點的位移大小相等 方向相同 但b c兩點的時間間隔 t nt n 1 2 3 a錯誤 b c兩點的速度大小相等 方向相反 但 t nt 2 n 1 2 3 b錯誤 因為a d兩點的時間間隔 t t a d兩點的位移大小和方向均相等 所以a d兩點的加速度一定相等 c正確 a c兩點的時間間隔 t t 2 a點與c點位移大小相等 方向相反 在a點彈簧是伸長的 在c點彈簧是壓縮的 所以在a c兩點彈簧的形變量大小相同 而彈簧的長度不相等 d錯誤 課堂互動講練 彈簧振子從距離平衡位置5cm處由靜止釋放 4s內(nèi)完成5次全振動 1 這個彈簧振子的振幅為 cm 振動周期為 s 頻率為 hz 2 4s末振子的位移大小為多少 4s內(nèi)振子運動的路程為多少 3 若其他條件不變 只是使振子改為在距平衡位置2 5cm處由靜止釋放 該振子的周期為多少秒 3 彈簧振子的周期是由彈簧的勁度系數(shù)和振子質(zhì)量決定的 其固有周期與振幅大小無關(guān) 故周期仍為0 8s 答案 見精講精析 方法總結(jié) 簡諧運動的周期和頻率與振幅大小無關(guān) 答案 cd 答案 ad 一彈簧振子做簡諧運動 o為平衡位置 當它經(jīng)過o點時開始計時 經(jīng)過0 3s 第一次到達m點 再經(jīng)過0 2s第二次到達m點 則彈簧振子的周期為 a 0 53sb 1 4sc 1 6sd 3s 思路點撥 振子通過o點的速度方向有兩種可能 一種是從o指向m 另一種是背離m 再利用簡諧運動的對稱性找出周期與運動時間的關(guān)系 圖11 2 2 答案 ac 方法總結(jié) 認真分析題意 畫出振子運動的過程示意圖 防止漏解 變式訓(xùn)練2質(zhì)點沿x軸做簡諧運動