2.2簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的描述課件高二上學(xué)期物理人教版選擇性

第2節(jié)

簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的描述第二章機(jī)械振動(dòng)選擇性必修第一冊(cè)（人教版2019）目

錄振幅周期和頻率實(shí)驗(yàn)探究相位學(xué)以致用小結(jié)、課后作業(yè)科學(xué)是一種方法，它教導(dǎo)人們：一些事務(wù)是如何被了解的，不了解的還有什么，現(xiàn)在了解到了什么程度.....

——費(fèi)恩曼

“看見(jiàn)”吉他琴弦的振動(dòng)創(chuàng)設(shè)情境

引入新課提問(wèn)：與琴弦振動(dòng)相比，彈簧振子的運(yùn)動(dòng)有什么特點(diǎn)？彈簧振子的振動(dòng)圖像是一條正弦曲線，是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，有周期性和對(duì)稱(chēng)性。為了描述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，需要引入哪些物理量？x=Asin(ωt+φ)一、振幅

演示觀察：兩個(gè)振子的運(yùn)動(dòng)位移有何不同？1.定義：振動(dòng)物體離開(kāi)平衡位置的最大距離，用字母A表示。2.意義：振幅是描述振動(dòng)幅度大小的物理量。物體運(yùn)動(dòng)范圍是振幅的2倍。3.單位：米（m），厘米（cm）等4.振幅是標(biāo)量一個(gè)周期的路程等于幾個(gè)振幅？半個(gè)周期呢？四分之一周期呢？

做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體運(yùn)動(dòng)具有周期性，所以我們引入了周期和頻率的概念來(lái)描述它運(yùn)動(dòng)的快慢。問(wèn)題：1.圓周運(yùn)動(dòng)中，周期是一圈所用的時(shí)間，那如何定義簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期？找到簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的最小重復(fù)過(guò)程2.如果從A點(diǎn)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，振子經(jīng)歷什么過(guò)程才完成了一次周期性運(yùn)動(dòng)？3.如果從O點(diǎn)開(kāi)始呢？回到O就完成了一次振動(dòng)嗎？二、周期和頻率

1.全振動(dòng)：一個(gè)完整的振動(dòng)過(guò)程稱(chēng)為一次全振動(dòng)。若從振子向右經(jīng)過(guò)某點(diǎn)p開(kāi)始，經(jīng)過(guò)什么過(guò)程完成一次全振動(dòng)？2.規(guī)律：全振動(dòng)是振動(dòng)物體連續(xù)兩次以相同速度通過(guò)同一點(diǎn)所經(jīng)歷的過(guò)程。物體完成一次全振動(dòng)的路程是4A。二、周期和頻率

1.定義周期T：頻率f：做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體完成一次全振動(dòng)所需要的時(shí)間，單位s。簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體單位時(shí)間內(nèi)完成全振動(dòng)的次數(shù)叫作頻率。單位：赫茲(Hz)1Hz=1s-12.意義描述物體振動(dòng)快慢，周期越小，頻率越大，表示振動(dòng)越快。速度描述振子運(yùn)動(dòng)的快慢，周期描述振動(dòng)的快慢，速度大的周期就小嗎？1.提出猜想3.實(shí)驗(yàn)器材：4.實(shí)驗(yàn)步驟（1）將彈簧上端固定在鐵架臺(tái)上，下端掛上夾子夾住手機(jī)上端；（2）打開(kāi)phyphox，點(diǎn)開(kāi)彈簧功能，將手機(jī)輕輕下拉至不同位置從靜止釋放，記錄周期；（3）振幅不變，在掛鉤上懸掛鉤碼，改變質(zhì)量，記錄周期；（4）振幅不變，換勁度系數(shù)不同的彈簧，重復(fù)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)：探究彈簧振子的周期與什么因素有關(guān)振幅、彈簧勁度系數(shù)、振子的質(zhì)量2.實(shí)驗(yàn)方案方案一、用秒表測(cè)量彈簧振子的周期安裝phyphox的手機(jī)、鐵架臺(tái)、刻度尺、勁度系數(shù)不同的彈簧、夾子、鉤碼方案二、用手機(jī)軟件phyphox測(cè)量7.注意事項(xiàng)彈簧振子的周期與振幅無(wú)關(guān)，與質(zhì)量和勁度系數(shù)有關(guān)。實(shí)驗(yàn)：探究彈簧振子的周期與什么因素有關(guān)5.記錄數(shù)據(jù)6.實(shí)驗(yàn)結(jié)論振幅適中不要超出彈性限度用手捏住手機(jī)下端輕輕釋放，避免手機(jī)旋轉(zhuǎn)或搖晃

演示實(shí)驗(yàn)：音叉的周期（頻率）與振幅是否有關(guān)

用不同的力度敲擊音叉，請(qǐng)觀察它的周期是否有變化

進(jìn)一步探究，發(fā)現(xiàn)所有簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期都與振幅無(wú)關(guān)。簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)周期是由振動(dòng)物體本身的性質(zhì)決定的，也叫固有周期。思

考

探

究已知彈簧振子的位移表達(dá)式x=Asin(ωt+φ)，用數(shù)學(xué)知識(shí)推導(dǎo)它的周期圓頻率與圓周運(yùn)動(dòng)有關(guān)系？三、相位

1.定義：物理學(xué)中把(ωt+φ)叫作相位。其中，φ是t=0時(shí)的相位，叫初相位或初相。2.單位：弧度，rad3.意義：用來(lái)描述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)在各個(gè)時(shí)刻所處的狀態(tài)。4.相位差：經(jīng)常用到的是兩個(gè)相同頻率的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的相位差，簡(jiǎn)稱(chēng)相差。觀察分析相位差的物理意義

演示觀察兩個(gè)相同彈簧振子的振動(dòng)情況1.下拉相同的距離后同時(shí)放開(kāi)兩個(gè)振子，振動(dòng)步調(diào)是否相同？若做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)物體，步調(diào)始終一致叫同相2.先放開(kāi)一個(gè)，后放開(kāi)第二個(gè)，振動(dòng)步調(diào)是否相同？若做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)物體，步調(diào)始終相反叫反相3.如右圖所示，它們的相位差是多少？當(dāng)φC＞φA時(shí)，C的相位比A超前?φ，反之則落后。學(xué)

以

致

用【例1】如圖，彈簧振子的平衡位置為O點(diǎn)，在B、C兩點(diǎn)之間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。B、C相距20cm。小球經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，經(jīng)過(guò)0.5s首次到達(dá)C點(diǎn)。（1）畫(huà)出小球在第一個(gè)周期內(nèi)的x-t圖像。（2）求5s內(nèi)