2024-2025学年高二物理选择性必修第一册（配粤教版）课件 第2章 第2节 简谐运动的描述.pptx

;;基础落实·必备知识全过关;;;想一想简谐运动的相位差Δφ=φ2-φ1的含义是什么?;;2.一个质点在水平方向上做简谐运动的位移随时间变化的关系是x=5sin5πtcm,则下列判断正确的是()

A.该简谐运动的周期是0.2s

B.前1s内质点运动的路程是100cm

C.0.4~0.5s内质点的速度在逐渐减小

D.t=0.6s时质点的动能为0;3.(多选)一个质点做简谐运动的图像如图所示,下列说法正确的是()

A.质点的振动频率为4Hz

B.在0~10s内质点经过的路程是20cm

C.在第5s末,质点速度为零,加速度最大

D.在t=1.5s和t=4.5s两时刻质点位移大小相等;解析由题图读出质点振动的周期为T=4s,则频率为f==0.25Hz,A错误;质点在一个周期内通过的路程是4个振幅,则在0~10s内质点经过的路程是s=20cm,B正确;在第5s末,质点位于最大位移处,速度为零,加速度最大,C正确;由题图可以看出,在t=1.5s和t=4.5s两时刻质点位移大小相等,D正确.;;;;4.相位差:即某一时刻两个振动的相位之差.

(1)两个具有相同ω的简谐运动,设其初相位分别为φ1和φ2,其相位差Δφ=(ωt+φ2)-(ωt+φ1)=φ2-φ1.

(2)①当Δφ=0时,两质点振动步调一致;

②当Δφ=π时,两质点振动步调完全相反;

③当Δφ=φ2-φ10但Δφ≠π时,质点2相位比质点1超前Δφ,或质点1的相位比质点2落后Δφ.;;解析简谐运动的表达式为x=Asin(ωt+φ)

根据题目所给条件得A=8cm,ω=2πf=π;规律方法用简谐运动表达式解答振动问题的方法

(1)明确表达式中各物理量的意义,可直接读出振幅、圆频率、初相.

(2)ω==2πf是解题时常涉及的表达式.;;;提示(1)木板不动时,记录振子运动的轨迹是一条直线.

(2)匀速拉动木板时,振子的空间位移就能均匀地反映在木板上,从而得到振子的位移—时间图像,其形状是正弦(或余弦)曲线.;;2.绘制图像:(1)用频闪仪来显示小球在不同时刻的位置,由于拍摄时底片垂直于小球匀速移动,会在底片上留下小球和弹簧的一系列的像,得到如图乙所示图像.

(2)若用横轴表示振子运动的时间t,纵轴表示振子在振动过程中离开平衡位置的位移x,则振子振动的x-t图像如图所示,是一条正弦(或余弦)曲线.

不是运动轨迹;名师点睛振动位移的方向以平衡位置为参考点,在x-t图像中,某时刻质点位置在t轴上方,表示位移为正(如图中t1、t3时刻),位置在t轴下方,表示位移为负(如图中t2时刻).;;解析质点做简谐振动时,运动轨迹是一条直线,离开平衡位置的位移与时间的图像才是正弦曲线(余弦曲线),A错误;由图像可知,t=0时,质点正通过正向最大位移处向负方向运动,B错误;由图像可知,t=0.25s时,质点的速度方向沿x轴正方向,与位移的正方向相同,C错误;质点运动过程中,两端点间的距离为d=0.05m+0.05m=0.1m,D正确.;易错提醒(1)在x-t图像上,质点在某时刻的位移,即为此时刻对应的纵坐标.

(2)质点在某段时间内的路程(轨迹的长度),需结合振动质点的实际运动轨迹进行计算.;;;;2.做简谐运动的物体运动过程中的周期性

简谐运动是一种周而复始的周期性的运动,按其周期性可做如下判断:

(1)若t2-t1=nT,则t1、t2两时刻振动物体在同一位置,运动情况相同.

所有物理量大小和方向

(2)若t2-t1=nT+T,则t1、t2两时刻,描述运动的物理量(x,F,a,v)均大小相等,方向相反.

动能、势能也相等

(3)若t2-t1=nT+T或t2-t1=nT+T,则当t1时刻物体到达最大位移处时,t2时刻物体到达平衡位置;当t1时刻物体在平衡位置时,t2时刻物体到达最大位移处;若t1时刻物体在其他位置,t2时刻物体到达何处要视具体情况而定.;;解析(1)绳子未断开时,对物体A和物体B整体分析F1-2mg=2ma

得F1=2mg+2ma;规律方法应用简谐运动的对称性、周期性特征求解问题:首先要确定对称点,认识到在对称点时速度大小相等、加速度大小相等、回复力大小相等,最后根据题目要求来确定所要求的物理量;同时要注意物体做简谐运动的周期性,避免漏解.;;解析质点的振动周期共存在两种可能性,设质点在AA范围内运动.如图甲所示,由O→M→A历时0.13s+0.05s=0.18s,则周期为T1=4×0.18s=0.72s;如图乙所示,由O→A