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高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册2 简谐运动的描述示范课课件ppt
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思考：做简谐运动的物体在一个位置附近不断地重复同样的运动。如何描述简谐运动的这种独特性呢？
振动，作为运动的又一典型代表，与前面所学的运动模型相比有很大的不同，它又是用什么样的物理量来进行描述的呢？上节课我们知道，弹簧振子运动的特点：①：有一个“中心位置”，即平衡位置，也是振动物体静止时的位置；②：运动具有往复性。
观察上图中两个弹簧振子运动过程中的最大位移有什么不同？大小不同；而这个最大位移就是我们将要学到的振幅
振幅（A）：质点离开平衡位置的最大距离
在国际单位制中，振幅的单位是米(m)．
②物理意义：表示振动物体振动强弱的物理量，直接反映了振子振动能量(E=EK+EP)的高低,振幅越大，表示振动越强．
注意：振幅是标量,只有大小,没有方向,它等于振子最大位移的大小．
观察三个振子的快慢有何不同？
如果从振动物体向右通过O的时刻开始计时，它将运动到M，然后向左回到O，又继续向左运动到达M′，之后又向右回到O。这样一个完整的振动过程称为一次全振动。
若从图中P0点向右运动开始计时，经历的一次全振动应为P0→M→P0→O→M′→O→P0。
注意：不管以哪里作为开始研究的起点。做简谐运动的物体完成一次全振动的时间总是相同的。
实验探究：周期和频率都反映振动快慢，那么它们与哪些因素有关呢？
测量小球振动的周期如图弹簧上端固定，下端悬挂钢球。把钢球从平衡位置向下拉一段距离 A，放手让其运动，A 就是振动的振幅。用停表测出钢球完成 n 个全振动所用的时间 t，nt 就是振动的周期。n 的值取大一些可以减小测量误差。再把振幅减小为原来的一半，用同样的方法测量振动的周期。结论：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。
结论：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。
弹簧振子在四分之一周期内的路程是一定是A吗？
结论：弹簧振子在一个周期内的路程一定是4A，半个周期内路程一定是2A，四分之一周期内的路程不一定是A。
3.相位差：Δφ ＝ φ1 － φ2如果两个简谐运动的频率相同，其初相分别是φ1和φ2，当φ1>φ2时，它们的相位差是Δφ ＝ φ1 － φ2
观察两个小球的振动情况并列悬挂两个相同的弹簧振子。（1）把小球向下拉同样的距离后同时放开。观察两球的振幅、周期、振动的步调。（2）再次把两个小球拉到相同的位置，先把第一个小球放开，再放开第二个，观察两球的振幅、周期、振动的步调。
（1）两个小球同时释放时，除了振幅和周期都相同外，还总是向同一方向运动，同时经过平衡位置，并同时到达同一侧的最大位移处。
（2）在一个周期内，如果不同时释放小球，它们的步调就不一致。
4.同相和反相（1）同相：相位差为零，一般地为=2n (n=0,1,2,……)。振动步调完全相同。A与B同相（2）反相：相位差为 ，一般地为=(2n+1) (n=0,1,2,……)。振动步调完全相反。
例1.一列简谐横波沿x轴正方向传播，传播的速度大小为4.0m/s，t=0时刻的波形图如图所示。则t=0时刻x=9m处的质点沿y轴 （填“正方向”或“负方向”）振动，x=11m处的质点比x=1m处的质点振动滞后 s，从到时间内处质点通过的路程为 m。
例2.一质点做简谐运动的图象如图所示，下列说法正确的是（ ）A．质点振动频率是4 HzB．在10 s内质点经过的路程是20 cmC．第4 s末质点的速度为零D．t＝1 s和t＝3 s两时刻，质点位移大小相等，方向相同
例3.某弹簧振子沿x轴的简谐运动图象如图所示，下列描述正确的是（ ）A．t =1 s时，振子的速度为零，加速度为负的最大值B．t =2 s时，振子的速度为负，加速度为正的最大值C．t =3 s时，振子的速度为负的最大值，加速度为零D．t =4 s时，振子的速度为正，加速度为负的最大值
例4.一弹簧振子做简谐运动的振动图象如图所示，已知弹簧的劲度系数为20N/cm，则( )A．图中A点对应的时刻振子所受的弹力大小为5N，方向指向轴的负方向B．图中A点对应的时刻振子的速度方向指向轴的正方向C．在0～4s内振子做了1.75次全振动D．在0～4s内振子通过的路程为3.5cm，位移为0
例5.一物体沿x轴做简谐运动，振幅为8 cm，频率为0.5 Hz，在t＝0时，位移是4 cm，且向x轴负方向运动，试写出用正弦函数表示的振动方程，并画出相应的振动图像。
简谐运动的表达式x＝Asin(ωt＋φ)
思考：做简谐运动的物体在一个位置附近不断地重复同样的运动。如何描述简谐运动的这种独特性呢？
振动，作为运动的又一典型代表，与前面所学的运动模型相比有很大的不同，它又是用什么样的物理量来进行描述的呢？上节课我们知道，弹簧振子运动的特点：①：有一个“中心位置”，即平衡位置，也是振动物体静止时的位置；②：运动具有往复性。
观察上图中两个弹簧振子运动过程中的最大位移有什么不同？大小不同；而这个最大位移就是我们将要学到的振幅
振幅（A）：质点离开平衡位置的最大距离
在国际单位制中，振幅的单位是米(m)．
②物理意义：表示振动物体振动强弱的物理量，直接反映了振子振动能量(E=EK+EP)的高低,振幅越大，表示振动越强．
注意：振幅是标量,只有大小,没有方向,它等于振子最大位移的大小．
观察三个振子的快慢有何不同？
如果从振动物体向右通过O的时刻开始计时，它将运动到M，然后向左回到O，又继续向左运动到达M′，之后又向右回到O。这样一个完整的振动过程称为一次全振动。
若从图中P0点向右运动开始计时，经历的一次全振动应为P0→M→P0→O→M′→O→P0。
注意：不管以哪里作为开始研究的起点。做简谐运动的物体完成一次全振动的时间总是相同的。
实验探究：周期和频率都反映振动快慢，那么它们与哪些因素有关呢？
测量小球振动的周期如图弹簧上端固定，下端悬挂钢球。把钢球从平衡位置向下拉一段距离 A，放手让其运动，A 就是振动的振幅。用停表测出钢球完成 n 个全振动所用的时间 t，nt 就是振动的周期。n 的值取大一些可以减小测量误差。再把振幅减小为原来的一半，用同样的方法测量振动的周期。结论：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。
结论：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。
弹簧振子在四分之一周期内的路程是一定是A吗？
结论：弹簧振子在一个周期内的路程一定是4A，半个周期内路程一定是2A，四分之一周期内的路程不一定是A。
3.相位差：Δφ ＝ φ1 － φ2如果两个简谐运动的频率相同，其初相分别是φ1和φ2，当φ1>φ2时，它们的相位差是Δφ ＝ φ1 － φ2
观察两个小球的振动情况并列悬挂两个相同的弹簧振子。（1）把小球向下拉同样的距离后同时放开。观察两球的振幅、周期、振动的步调。（2）再次把两个小球拉到相同的位置，先把第一个小球放开，再放开第二个，观察两球的振幅、周期、振动的步调。
（1）两个小球同时释放时，除了振幅和周期都相同外，还总是向同一方向运动，同时经过平衡位置，并同时到达同一侧的最大位移处。
（2）在一个周期内，如果不同时释放小球，它们的步调就不一致。
4.同相和反相（1）同相：相位差为零，一般地为=2n (n=0,1,2,……)。振动步调完全相同。A与B同相（2）反相：相位差为 ，一般地为=(2n+1) (n=0,1,2,……)。振动步调完全相反。
例1.一列简谐横波沿x轴正方向传播，传播的速度大小为4.0m/s，t=0时刻的波形图如图所示。则t=0时刻x=9m处的质点沿y轴 （填“正方向”或“负方向”）振动，x=11m处的质点比x=1m处的质点振动滞后 s，从到时间内处质点通过的路程为 m。
例2.一质点做简谐运动的图象如图所示，下列说法正确的是（ ）A．质点振动频率是4 HzB．在10 s内质点经过的路程是20 cmC．第4 s末质点的速度为零D．t＝1 s和t＝3 s两时刻，质点位移大小相等，方向相同
例3.某弹簧振子沿x轴的简谐运动图象如图所示，下列描述正确的是（ ）A．t =1 s时，振子的速度为零，加速度为负的最大值B．t =2 s时，振子的速度为负，加速度为正的最大值C．t =3 s时，振子的速度为负的最大值，加速度为零D．t =4 s时，振子的速度为正，加速度为负的最大值
例4.一弹簧振子做简谐运动的振动图象如图所示，已知弹簧的劲度系数为20N/cm，则( )A．图中A点对应的时刻振子所受的弹力大小为5N，方向指向轴的负方向B．图中A点对应的时刻振子的速度方向指向轴的正方向C．在0～4s内振子做了1.75次全振动D．在0～4s内振子通过的路程为3.5cm，位移为0
例5.一物体沿x轴做简谐运动，振幅为8 cm，频率为0.5 Hz，在t＝0时，位移是4 cm，且向x轴负方向运动，试写出用正弦函数表示的振动方程，并画出相应的振动图像。
简谐运动的表达式x＝Asin(ωt＋φ)
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