簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的描述+導(dǎo)學(xué)案 高二上學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第一冊(cè)

高二年級(jí)物理第二章機(jī)械振動(dòng)自學(xué)探究學(xué)案學(xué)習(xí)內(nèi)容：2.2簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的描述主備:閑云時(shí)間：月日班級(jí)姓名學(xué)習(xí)目標(biāo)-核心素養(yǎng)物理觀念∶物理觀念：知道簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式，理解表達(dá)式中的各個(gè)物理量的物理意義和單位。、科學(xué)思維∶引導(dǎo)學(xué)生能夠在運(yùn)動(dòng)圖像中找到各個(gè)物理量，且理解它們之間的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生通過圖像分析運(yùn)動(dòng)過程運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的抽象思維能力?？茖W(xué)探究：引導(dǎo)學(xué)生探究彈簧振子的周期與振幅、質(zhì)量、勁度系數(shù)的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰??？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任∶通過彈簧振子實(shí)驗(yàn)的研究，養(yǎng)成學(xué)生實(shí)事求是的學(xué)習(xí)態(tài)度。通過生活實(shí)例和現(xiàn)象的分析，認(rèn)識(shí)到物理在生產(chǎn)生活中的實(shí)際價(jià)值和意義。自主學(xué)習(xí)（認(rèn)真閱讀課本，獨(dú)立思考，相信你一定行﹗）一、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的一般表達(dá)式表達(dá)式。描述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物理量1.振幅：（1）定義：振動(dòng)物體離開平衡位置的，叫作振動(dòng)的振幅。用表示.（2）單位：在國(guó)際單位制中，振幅的單位是.（3）物理意義：描述物體振動(dòng)強(qiáng)弱的物理量。同一振動(dòng)系統(tǒng)，振幅越大，振動(dòng)越強(qiáng)。振動(dòng)的物體運(yùn)動(dòng)范圍的大小是振幅的倍。（4）振幅的標(biāo)矢性：振幅是量。思考：振幅與位移的區(qū)別？。2.周期T和頻率f：（1）全振動(dòng)：振動(dòng)物體從某一初始狀態(tài)開始，再次回到初始狀態(tài)（即位移、速度、加速度等一切物理量與初態(tài)完全相同）所經(jīng)歷的過程，即一個(gè)完整的振動(dòng)過程。強(qiáng)調(diào)：不管從哪兒作為開始研究的起點(diǎn)，振動(dòng)物體完成一次全振動(dòng)的時(shí)間總是相同的。自主練習(xí)1.物體在ab間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，O為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的平衡位置，從物體經(jīng)過M點(diǎn)向右運(yùn)動(dòng)開始研究,請(qǐng)描述一次全振動(dòng)過程：。2.判斷以下說法是否正確：A.振動(dòng)物體從某一初始狀態(tài)開始，位移再次回到初始狀態(tài)所經(jīng)歷的過程就是一次全振動(dòng)。B.振動(dòng)物體從某一初始狀態(tài)開始，速度再次回到初始狀態(tài)所經(jīng)歷的過程就是一次全振動(dòng)。C.振動(dòng)物體從某一初始狀態(tài)開始，加速度再次回到初始狀態(tài)所經(jīng)歷的過程就是一次全振動(dòng)。D.振動(dòng)物體從某一初始狀態(tài)開始，速度和加速度再次回到初始狀態(tài)所經(jīng)歷的過程就是一次全振動(dòng)。E.振動(dòng)物體從某一初始狀態(tài)開始，速度和位移再次回到初始狀態(tài)所經(jīng)歷的過程就是一次全振動(dòng)。F.振動(dòng)物體從某一初始狀態(tài)開始，加速度和位移再次回到初始狀態(tài)所經(jīng)歷的過程就是一次全振動(dòng)。(2)周期①.周期：做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體完成一次所需要的時(shí)間，稱為周期T。②單位：在國(guó)際單位制中，周期的單位是()③物理意義：表示振動(dòng)的快慢，周期越長(zhǎng)表示物體振動(dòng)得越，周期越短表示物體振動(dòng)得越。(3).頻率①定義：物體完成的全振動(dòng)的與的比值，叫做振動(dòng)的頻率，用表示.常把物體在單位時(shí)間內(nèi)完成的全振動(dòng)次數(shù)叫做頻率.②單位：在國(guó)際單位制中，頻率的單位是().1Hz=1s-1。③物理意義：頻率是表示物體振動(dòng).頻率越大表示振動(dòng)得，頻率越小表示振動(dòng)得。④周期與頻率的關(guān)系：。做一做：①測(cè)彈簧振子的周期②探究影響彈簧振子周期的因素實(shí)驗(yàn)器材：停表一個(gè)、質(zhì)量不同的小球兩個(gè)、勁度系數(shù)不同的輕質(zhì)彈簧兩根如圖，彈簧上端固定，下端懸掛鋼球。把鋼球從平衡位置向下拉一段距離A，放手讓其運(yùn)動(dòng)，A就是振動(dòng)的振幅。a.測(cè)振子的振動(dòng)周期:用停表測(cè)出鋼球完成n個(gè)全振動(dòng)所用的時(shí)間t，T=t/n，T就是振動(dòng)的周期。思考;n的值適當(dāng)取大一些好還是小點(diǎn)好？。b.把振幅減小為原來的一半，用同樣的方法測(cè)量振動(dòng)的周期。c.換用不同的小球，用同樣的方法測(cè)量振動(dòng)的周期。d.換用不同的彈簧，用同樣的方法測(cè)量振動(dòng)的周期。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：a.振動(dòng)周期與振幅大小關(guān)。b.勁度系數(shù)較大時(shí)，周期較。c.質(zhì)量較大時(shí)，周期較。強(qiáng)調(diào)：①所有簡(jiǎn)諧振動(dòng)的周期都與振幅無關(guān)。②由振動(dòng)系統(tǒng)本身的因素（如彈簧振子的質(zhì)量和勁度系數(shù)等）決定的周期和頻率，叫做固有周期和固有頻率。自主練習(xí)3.一個(gè)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)，先后以同樣的速度通過相距10cm的A、B兩點(diǎn)，歷時(shí)0.5s，如圖所示.過B點(diǎn)后再經(jīng)過t=0.5s質(zhì)點(diǎn)以大小相等、方向相反的速度再次通過B點(diǎn)，則質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期是().A.0.5sB.1.0sC.2.0sD.4.0s（4）圓頻率：①定義：對(duì)于正弦函數(shù)x=Asin(ωt+φ)，ωt+φ是正弦函數(shù)對(duì)應(yīng)的角度，ω是正弦函數(shù)單位時(shí)間內(nèi)對(duì)應(yīng)的角度的變化,這里叫園頻率。②表達(dá)式：ω=2πTω=2πf(ω與周期成反比，與頻率成正比，③物理意義：表示簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)振動(dòng)的快慢。（5）相位①定義：物理學(xué)中把x＝Asin(ωt＋φ)中的(ωt＋φ)叫做相位。②物理意義：反映振動(dòng)物體所處的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。相位不同所處的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同。③初相位：t＝0時(shí)的相位叫初相位，即式中φ叫初相位。初相位的物理意義表示t＝0時(shí)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)所處的狀態(tài)。（6）相位差：①定義：兩個(gè)振動(dòng)物體某一時(shí)刻的相位之差。?θ=(ω1t+φ1)-(ω2t+如果兩個(gè)具有相同ω的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其相位差就等于它們的初相差。?θ=Δφ＝(ωt＋φ2)－(ωt＋φ1)＝φ2－φ1。②物理意義：表示兩個(gè)物體同一時(shí)刻狀態(tài)差別大小?；蛘弑硎緝蓚€(gè)振動(dòng)物體振動(dòng)步調(diào)差別的大小強(qiáng)調(diào)：a.相位表示物體振動(dòng)的狀態(tài)，有相位差說明兩個(gè)物體在同一時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同，看上去振動(dòng)的步調(diào)就不一致，所以，相位差表示兩個(gè)振動(dòng)物體振動(dòng)步調(diào)差別的大小。b.同頻率的兩簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)作比較:Δφ＝φ2－φ1=2πn(n=0,1,2,?),兩物體振動(dòng)步調(diào)完全相同Δφ＝φ2－φ1=(2n+1)π(n=0,1,2,?),兩運(yùn)動(dòng)步調(diào)完全相反③實(shí)驗(yàn)觀察：觀察兩個(gè)小球的振動(dòng)情況（播放動(dòng)圖）并列懸掛兩個(gè)相同的彈簧振子。（1）把小球向下拉同樣的距離后同時(shí)放開。觀察兩球的振幅、周期、振動(dòng)的步調(diào)。（2）再次把兩個(gè)小球拉到相同的位置，先把第一個(gè)小球放開，再放開第二個(gè)，觀察兩球的振幅、周期、振動(dòng)的步調(diào)。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：a.兩個(gè)一樣的彈簧振子，若同時(shí)釋放，那這兩個(gè)小球的步調(diào)總是.b.兩個(gè)一樣的彈簧振子，若先后釋放，那這兩個(gè)小球的步調(diào)總是.后放的小球的運(yùn)動(dòng)步調(diào)總是。再?gòu)?qiáng)調(diào)：這種步調(diào)的差異就可以用相位差來表示。（7）簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性①做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體，運(yùn)動(dòng)過程中各物理量（或物理量的大?。╆P(guān)于平衡位置對(duì)稱。振子通過關(guān)于平衡位置對(duì)稱的兩點(diǎn)（如圖）a.位移：大小，方向。b.加速度:大小c.速度：大小，方向可能可能。d.動(dòng)能：大小.②對(duì)稱性還表現(xiàn)在過程量的相等上.如：a.質(zhì)點(diǎn)從M點(diǎn)到b點(diǎn)和從b點(diǎn)到M點(diǎn)所需要的時(shí)間相等，b.質(zhì)點(diǎn)從M點(diǎn)到O點(diǎn)和從O點(diǎn)到N點(diǎn)所需要的時(shí)間相等，（8）幾個(gè)特殊的時(shí)間間隔物理量間的關(guān)系：①．若t2－t1＝T：a.t1、t2兩時(shí)刻x、v、a、F都完全相同，b.t2－t1時(shí)間內(nèi)的位移一定等于4A②．若t2－t1＝eq\f(T,2)：a.t1、t2兩時(shí)刻x、v、a、F均大小，方向相。b.t2－t1時(shí)間內(nèi)的位移一定等于2A③．若t2－t1＝eq\f(T,4):a.t1、t2兩時(shí)刻x可能大小，方向相。a可能大小，方向相。v可能大小，方向相。F可能大小，方向相。b.t2－t1時(shí)間內(nèi)的位移可能等于,可能大于,可能小于。例1、兩個(gè)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)分別為x1＝4asin(4πbt＋eq\f(π,