高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第一册第2节 振动的描述优秀备课ppt课件

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1、回复力与位移成正比而方向相反，总是指向平衡位置。
2、简谐运动是一种理想化的运动，振动过程中无阻力，所以振动系统机械能守恒。
3、简谐运动是一种非匀变速运动。
4、简谐运动具有周期性。
5、简谐运动具有对称性。
说话或唱歌时，用手摸着喉部，能感觉到声带的振动。声音大小发生变化，声带的振动也有变化。
一般情况下，女生的音调比男生高。
如何科学的描述振动呢？
振动是来回往复的运动，物体离开平衡位置的位移存在最大值。
①定义：物理学中，把振动物体离开平衡位置的最大距离称为振幅，用A表示。
②物理意义：描述振动强弱的物理量。
③振幅是标量，大小等于最大位移的大小。
④音量的大小由发声体振动的振幅决定。振幅越大，音量越大。
振幅越大，机械能越大。
振动具有周期性。
做简谐运动的物体由点A经过点O到B,再由点 B 经过点 O 返回点A，重新回到原来状态的过程称为一次全振动。
若从C点开始计时，一次全振动要怎样算？
物体完成一次全振动所经历的时间称为周期。
(3)、频率( f )
在一段时间内，物体完成全振动的次数与这段时间之比称为频率。
周期与频率是表示振动快慢的物理量
振幅反映振动的强弱，周期、频率则反映振动的快慢。那么，物体振动的周期、频率与振幅有关吗？
振动的周期、频率与振幅无关
现象：两振动的振幅不同，但周期相同。
物体如果只在回复力的作用下振动时，振动的周期、频率只由自身的性质决定。
物体只在回复力的作用下振动时，振动的周期称为固有周期
物体只在回复力的作用下振动时，振动的频率称为固有频率
固有周期和固有频率是物体自身的属性。与是否物体振动无关。
一面锣、一根弦、一座桥、一幢楼……都有自己的固有周期和固有频率。
发声体的固有频率不同，发出的声音的音调也不同。
女生的声带固有频率比男生大，所以发出的声调比男生高；钢琴能发出多种声音，是因为其内部有很多条弦，每条弦的固有频率不同。
简谐振动的物体每时每刻运动状态都在变化，用什么方法可以形象的将其每时每刻的运动状态描述出来呢？
②记录位移与时间的对应数据
③建立平面直角坐标系，横坐标表示时间t，纵坐标表示弹簧振子相对于平衡位置的位移 x。根据数据所得的图像为弹簧振子做简谐运动的位移一时间图像，也称为振动图像。
2、通过实验方法描绘图像
描绘简谐运动的振动图像
如图所示，弹簧和小球分别套在光滑横杆上，弹簧左端与小球相连，右端固定在支架上，形成一个弹簧振子。在球底部固定一毛笔头，笔头下放一纸板。使小球偏离平衡位置并释放，其振动可视为简谐运动。沿图示方向匀速拉动纸板，笔头会在纸板上画出一图像。
图像是一条正弦（ 或余弦 ）曲线
4、每个时刻物体的位移
5、每个时刻回复力与加速度的大小和方向
6、每个时刻速度的大小与方向
用图像斜率判断速度大小
如果以平衡位置为坐标原点，用x代表振动物体偏离平衡位置的位移，以物体沿x轴正方向运动至平衡位置的时刻作为计时零点，简谐运动的图像如图。
②如果从正方向最大位移处开始计时，则：
①如果从平衡位置向正方向运动开始计时，则：
固定在竖直圆盘上的小球 P 随着圆盘以角速度ω做匀速圆周运动，一束平行光自上而下照射小球，在圆盘下方的屏上可观察到小球投影的运动。
小球投影以圆盘圆心在屏上的投影为平衡位置，以小球做圆周运动的半径为振幅（用A表示），来回振动。小球运动一周，投影完成一次全振动。
以圆盘圆心O的投影为坐标原点，建立如图所示的坐标系，以小球 P 在圆盘最上端的时刻作为计时零点，则小球在 x 轴上的投影偏离点O 的位移随时间变化的关系为:
小球在屏上投影的运动为简谐运动
角速度ω常被称为简谐运动的圆频率。
某弹簧振子做简谐运动，其位移随时间变化的关系式为 单位为 cm, 则弹簧振子
A.第 1 s 末与第 3 s 末的位移相同B.第 1 s 末与第 3 s 末的速度相同C.第 3 s 末至第 5 s 末的位移方向都相同D.第 3 s 末至第 5 s 末的速度方向都相同
( 1 ) 位移可通过位移公式求解
求得t=1s与t=3s两时刻位移相同
( 2 ) 速度可通过位移图像求解
第 1s末弹簧振子向正方向运动，远离平衡位置，而第 3s 末弹簧振子向负方向运动，靠近平衡位置，两个时刻的速度方向相反，B 错误。 第 3s 末至第 5s末的速度方向一直为负，D 正确。 从图像还可看出，第3s末至第 4s末的位移方向为正，第4s末至第 5s 末的位移方向为负，C错误。
请分析例题第 3s 末与第 5s 末弹簧振子的加速度、受到的回复力、动能和系统的弹性势能是否相同。
方向指向平衡位置。所以大小相等，方向相反。
速度大小相等，动能相等；
由图可知第3s末与第5s末
弹簧形变量相同，弹性势能相等；
将两个相同的弹簧振子拉离平衡位置，然后同时释放。两个振子总是同时到达平衡位置和位移最大处，即总是步调一致（ 同步 ）。
将一个振子拉伸（甲），另一个振子推压（乙），然后同时释放，两个弹簧振子运动的步调正好相反。
③一般情况下，位移与时间的关系式可写成
④通过计算两个简谐运动的相位差可以比较两个振动的先后顺序
当两个振动的相位差是2π的整数倍时，两个振动的步调一致；当两个振动的相位差为π的奇数倍时，两个振动的步调正好相反。