粤教版高中物理选择性必修第一册精品课件 第2章 机械振动 第2节 简谐运动的描述.ppt

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12344.(简谐运动的周期性与对称性)如图所示,一质点在A、B之间做简谐运动,O为平衡位置,E、F点为AO和OB之间关于O点的对称点(EO和OF的距离相等).质点从E点向右运动,经过时间t1第一次经过O点,再经过时间t2第二次经过F点,下列说法正确的是()A.质点经过E点和F点的速度一定相同B.质点经过E点和F点的加速度大小一定相等C.质点经过E点和F点所受的力一定相同D.质点的振动周期为t1+t2B1234解析根据简谐运动的对称性可知,质点经过E点和F点的速度大小一定相等,但方向可能相反,A错误;由EO和OF的距离相等,根据质点简谐运动的回复力公式F=-kx可知,质点经过E点和F点所受的回复力大小一定相等,方向都是指向O点,由牛顿第二定律可知,质点经过E点和F点的加速度大小一定相等,方向相反,B正确,C错误;质点从E点向右运动,经过时间t1第一次经过O点,再经过时间t2第二次经过F点,所以t1+t2=,D错误.探究点一简谐运动的函数描述导学探究提示它们的振幅分别为3a和9a,比值为1∶3;频率分别为2b和4b.知识归纳做简谐运动的物体位移x随时间t变化的表达式为x=Acos(ωt+φ).1.式中x表示振动质点相对平衡位置的位移,t表示振动的时间.2.式中(ωt+φ)表示相位,描述做周期性运动的物体在各个不同时刻所处的不同状态,是描述不同振动的振动步调的物理量.它是一个随时间变化的量,相当于一个角度,相位每增加2π,物体完成一次全振动.3.式中φ表示t=0时简谐运动质点所处的状态,称为初相位或初相.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.典例剖析【例题1】一物体沿x轴做简谐运动,振幅为8cm,频率为0.5Hz,在t=0时,位移是4cm,且向x轴负方向运动,试写出用正弦函数表示的振动方程.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.对点演练1.一位游客在湖边欲乘坐游船,当日风浪较大,游船上下浮动.可把游船浮动简化成竖直方向的简谐运动,振幅为20cm,周期为3.0s.当船上升到最高点时,甲板刚好与码头地面平齐.地面与甲板的高度差不超过10cm时,游客能舒服地登船.在一个周期内,游客能舒服登船的时间是s.?1.0探究点二简谐运动的位移—时间图像导学探究如图所示,在水平方向固定劲度系数较小的弹簧振子,在弹簧振子上安装一支绘图笔,使其在纸带上记录下振子的运动情况,在与振子振动方向垂直的方向上安装可运动的木板,并在木板上贴上白纸,先让振子静止,记录振动的平衡位置O.然后让振子振动起来,木板不动,观察记录振子运动情况;再匀速拉动木板,观察记录结果.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.知识归纳1.建立坐标系:如图甲所示,以小球的平衡位置为坐标原点,规定小球在平衡位置右侧时的位移为正,在左侧时的位移为负.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).典例剖析【例题2】一质点的简谐运动图像如图所示.由图可知,下列说法正确的是()A.质点的运动轨迹为正弦曲线B.t=0时,质点正通过平衡位置向正方向运动C.t=0.25s时,质点的速度方向与位移的正方向相反D.质点运动过程中,两端点间的距离为0.1mD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

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