202X學(xué)年高中物理第1章機(jī)械振動(dòng)第2講振動(dòng)的描述課件魯科版選修3_4

1、第1章第2講振動(dòng)的描述目標(biāo)定位1.知道振幅、周期和頻率的概念，知道全振動(dòng)的含義.2.知道簡諧運(yùn)動(dòng)的圖象是一條正弦(或余弦)曲線.3.會(huì)根據(jù)簡諧運(yùn)動(dòng)的圖象找出物體振動(dòng)的周期和振幅，并能分析有關(guān)問題.4.理解簡諧運(yùn)動(dòng)公式，能從中獲取振幅、周期(頻率)等相關(guān)信息1 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué) 梳理識(shí)記點(diǎn)撥 2 課堂講義 理解深化探究3對(duì)點(diǎn)練習(xí) 鞏固應(yīng)用反饋欄目索引 CONTENTS PAGE 一、振動(dòng)特征的描述1振幅(1)定義：振動(dòng)物體離開平衡位置的 用A表示(2)物理意義：表示振動(dòng)的幅度大小或 最大距離振動(dòng)強(qiáng)弱2周期和頻率圖1(1)全振動(dòng)(如圖1所示)做簡諧運(yùn)動(dòng)的物體由B點(diǎn)經(jīng)過O點(diǎn)到達(dá)C點(diǎn)，再由C點(diǎn)經(jīng)過O點(diǎn)返回B點(diǎn)

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(shí)間用T表示物理意義：表示振動(dòng)的 全振動(dòng)全振動(dòng)快慢(3)頻率定義：振動(dòng)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(dòng)的 單位：Hz全振動(dòng)快慢(5)固有周期(頻率)物體在 狀態(tài)下的振動(dòng)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(dòng)自由無關(guān)想一想振幅就是振動(dòng)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(gè)標(biāo)量它是指物體離開平衡位置的最大距離它既沒有負(fù)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(yùn)動(dòng)的圖象是一條 曲線，這一圖線直

3、觀地表示了做簡諧運(yùn)動(dòng)物體的位移隨時(shí)間按 規(guī)律變化想一想簡諧運(yùn)動(dòng)的圖象描述的是小球的運(yùn)動(dòng)軌跡嗎？答案不是做簡諧運(yùn)動(dòng)的物體的運(yùn)動(dòng)軌跡是往復(fù)運(yùn)動(dòng)的線段二、簡諧運(yùn)動(dòng)的圖象描述正弦(或余弦)正弦(或余弦)三、簡諧運(yùn)動(dòng)的公式表達(dá)一、對(duì)振動(dòng)特征描述的理解1對(duì)全振動(dòng)的理解正確理解全振動(dòng)的概念，應(yīng)注意把握全振動(dòng)的五種特征(1)振動(dòng)特征：一個(gè)完整的振動(dòng)過程(2)物理量特征：位移(x)、速度(v)等各個(gè)物理量第一次同時(shí)與初始狀態(tài)一樣，即物體從同一方向回到出發(fā)點(diǎn)(3)時(shí)間特征：歷時(shí)一個(gè)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(dòng)物體在一個(gè)周期內(nèi)的路程為四個(gè)振幅振動(dòng)物體在半個(gè)周期內(nèi)的路程

4、為兩個(gè)振幅圖2例1 如圖2所示，一彈簧振子在B、C兩點(diǎn)間做簡諧運(yùn)動(dòng)，B、C間距為12 cm，O是平衡位置，振子從C點(diǎn)第一次運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的時(shí)間為0.5 s，那么以下說法中正確的選項(xiàng)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(diǎn)出發(fā)第一次回到O點(diǎn)的過程就是一次全振動(dòng)答案A二、對(duì)簡諧運(yùn)動(dòng)的圖象的理解1形狀：正(余)弦曲線2物理意義表示振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)在不同時(shí)刻偏離平衡位置的位移，是位移隨時(shí)間的變化規(guī)律3獲取信息(1)簡諧運(yùn)動(dòng)的振幅A和周期T，再根(2)任意時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的位移的大小和方向如圖3所示，質(zhì)點(diǎn)在t1、t2時(shí)刻的位移分別為x1和x2.圖3(3)任意時(shí)刻

5、質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向：看下一時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的位置，如圖4中a點(diǎn)，下一時(shí)刻離平衡位置更遠(yuǎn)，故a此刻質(zhì)點(diǎn)向x軸正方向振動(dòng)(4)任意時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的速度、加速度、位移的變化情況及大小比較：看下一時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的位置，判斷是遠(yuǎn)離還是靠近平衡位置，假設(shè)遠(yuǎn)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(yùn)動(dòng)，那么速度為負(fù)且增大，加速度、位移正在減小，c從負(fù)位移遠(yuǎn)離平衡位置運(yùn)動(dòng)，那么速度為負(fù)且減小，加速度、位移正在增大圖4注意：振動(dòng)圖象描述的是振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)間的變化關(guān)系，而非質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的軌跡比方彈簧振子沿一直線做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其軌跡為往復(fù)運(yùn)動(dòng)

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

7、中正確的選項(xiàng)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(biāo)越來越大，質(zhì)點(diǎn)遠(yuǎn)離平衡位置運(yùn)動(dòng)，位移在增大而速度在減小，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；答案AC三、簡諧運(yùn)動(dòng)公式做簡諧運(yùn)動(dòng)的物體位移x隨時(shí)間t變化公式：xAsin(t)2關(guān)于兩個(gè)一樣頻率的簡諧運(yùn)動(dòng)的相位差21的理解(1)取值范圍：.(2)0，說明兩振動(dòng)步調(diào)完全一樣，稱為同相，說明兩振動(dòng)步調(diào)完全相反，稱為反相(3)0，表示振動(dòng)2比振動(dòng)1超前0，表示振動(dòng)2比振動(dòng)1滯后例3一彈簧振子A的位移y隨時(shí)間t變化的關(guān)系式為y0.1 sin 2.5tm，位移y的單位為m，時(shí)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(shí)，振子的運(yùn)動(dòng)速度為零答案CD1彈簧振子以O(shè)點(diǎn)為平衡位置在B、C兩點(diǎn)之間做簡諧運(yùn)動(dòng)，B、C相距20 cm.某時(shí)刻振子處于B點(diǎn)，經(jīng)過0.5 s，振子首次到達(dá)C點(diǎn)，那么該振動(dòng)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(dòng)特征的描述答案1.0 s1.0 Hz200 cm10 cm2一質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動(dòng)，其位移x與時(shí)間t的關(guān)系圖象如圖7所示，由圖可知()簡諧運(yùn)動(dòng)的圖象A質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的頻率是4 HzB質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅是2 cmCt3 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的速度方向沿x軸正方向Dt3 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)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(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；t3 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過平衡位置，沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)，所以選項(xiàng)C正確；振幅等于質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的最大位移，與質(zhì)點(diǎn)的位移有著本質(zhì)的區(qū)別，t3 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的位移為零，但振幅仍為2 cm，所以選項(xiàng)D錯(cuò)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(gè)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(shí)刻將B迅速移開，A將在斜面上做簡諧運(yùn)動(dòng)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(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，那么A的振動(dòng)位移隨時(shí)間變化的圖象