高中鲁科版 (2019)第2节 振动的描述公开课ppt课件

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1.知道振幅、周期和频率的概念,了解固有周期和固有频率。2.掌握简谐运动图像的物理意义和应用。3.掌握简谐运动的公式,了解相位的概念。
掌握简谐运动振幅的物理意义。 
请同学们说一下生活中常见的一些简谐振动，并说明这些简谐振动有什么不同？
一、 振动特征的描述——振幅
振子振动范围的大小，就是振幅的两倍2A。 
1.定义：振动物体离开平衡位置的最大距离，叫做振动的振幅，单位是m。
如图，在竖直弹簧振子的简谐运动中
（1）振子的位移是偏离平衡位置的距离，故时刻在变化；但振幅是不变的。
（2）位移是矢量，振幅是标量，它等于最大位移的数值。
（1）定义：物体完成一次全振动所经历的时间。
（2）物理意义：描述振动快慢的物理量。
（3）单位：国际单位秒（s）。
经过一个周期，振动物体的振动状态完全恢复
二、振动特征的描述——周期和频率
（1）定义：物体在单位时间内完成全振动的次数，单位：Hz。
周期越小，频率越大，运动越快。
3.一次全振动：振动物体从某一初始状态开始，再次回到初始状态（即位移、速度均与初态完全相同）所经历的过程。
4.简谐运动的周期公式：
简谐运动的周期和频率由振动系统本身的因素决定，与振幅无关。
5.影响简谐运动周期大小的因素
(1)弹簧振子：弹簧振子是指小球和弹簧所组成的系统，是一种理想化模型。(2)振子模型：常见的有水平弹簧振子和竖直弹簧振子。如图所示，图中球与杆之间的摩擦力及空气阻力可以忽略，且弹簧的质量与小球的质量相比可以忽略。弹簧振子的周期由振动系统本身的质量和劲度系数决定，而与振幅无关，所以常把周期和频率叫做固有周期和固有频率。
1．建立坐标系以小球的平衡位置为坐标原点，沿着它的振动方向建立坐标轴。规定小球在平衡位置右边时它对平衡位置的位移为正，在左边时为负(以水平弹簧振子为例)。2．位移—时间图像横坐标表示振子振动的时间，纵坐标表示振子相对平衡位置的位移。3．物理意义反映了振子的位移随时间的变化规律。
三、弹簧振子的位移—时间图像
图1的照片是通过频闪照相得到的。使用数码相机或手机的连拍功能也能得到类似的图片。轻质弹簧的下端悬挂一个钢球，上端固定，它们组成了一个振动系统，称为竖直弹簧振子。用手把钢球向上托起一段距离，然后释放，钢球便上下振动。钢球原来静止时的位置就是振子的平衡位置（图2）。用数码相机拍摄钢球的运动。通常每隔0.04 s（这个时间间隔通常可以设定）数码相机就会拍摄一帧照片。拍摄时最好把钢球的位置放在取景框的最左侧。在计算机中建立一个幻灯片的演示文稿，把这些照片插入文稿中的同一张空白幻灯片中，照片会按拍摄时间的先后一帧一帧自动向右平铺开来。把这些照片的上端对齐，便能得到与图1相似的画面。这样就可以在同一个画面上看到钢球在各个不同时刻的位置。
图 1 弹簧振子的频闪照片
图 2钢球释放后上下振动
2.拓展——简谐运动的表达式
对简谐运动的表达式x＝Asin(ωt＋φ0)的理解(1)式中(ωt＋φ0)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，意味着物体完成了一次全振动．(2)式中φ0表示t＝0时简谐运动质点所处的状态，称为初相位或初相．