物理 第十一章 機(jī)械振動(dòng) 第2課時(shí) 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量 新人教版選修34

第第2課時(shí)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的描述課時(shí)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的描述研究選考研究選考把握考情把握考情知識(shí)知識(shí)內(nèi)容內(nèi)容簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的描述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的描述考試要求考試要求加試加試c教學(xué)教學(xué)要求要求1.理解全振動(dòng)的概念理解全振動(dòng)的概念2.知道振幅、周期和頻率的意義，掌握周期和頻率的關(guān)系知道振幅、周期和頻率的意義，掌握周期和頻率的關(guān)系3.知道簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式，了解式中每個(gè)量的意義知道簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式，了解式中每個(gè)量的意義4.會(huì)用計(jì)算機(jī)觀察聲音的波形會(huì)用計(jì)算機(jī)觀察聲音的波形5.經(jīng)歷振動(dòng)步調(diào)不一致的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，體會(huì)經(jīng)歷振動(dòng)步調(diào)不一致的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，體會(huì)“相位相位”的意義的意義6.能從振動(dòng)圖象或表達(dá)式中求出振幅、頻率和周期能從振動(dòng)圖象或表達(dá)式中求出振幅、頻率和周期7.對(duì)相位為零的情況，會(huì)根據(jù)振動(dòng)圖象寫(xiě)出表達(dá)式或根據(jù)表達(dá)式畫(huà)出振動(dòng)圖象對(duì)相位為零的情況，會(huì)根據(jù)振動(dòng)圖象寫(xiě)出表達(dá)式或根據(jù)表達(dá)式畫(huà)出振動(dòng)圖象說(shuō)明說(shuō)明 不要求理解不要求理解“相位相位”的概念的概念知識(shí)點(diǎn)一描述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物理量知識(shí)點(diǎn)一描述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物理量基基 礎(chǔ)礎(chǔ) 梳梳 理理1. 振幅振幅振動(dòng)振動(dòng)物體離開(kāi)平衡位置物體離開(kāi)平衡位置的的_距離距離。振幅的兩倍表示的是振動(dòng)物體。振幅的兩倍表示的是振動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)_的的大小。大小。2.周期和頻率周期和頻率(1)全振動(dòng)：一全振動(dòng)：一個(gè)個(gè)_的的振動(dòng)過(guò)程，稱為一次全振動(dòng)。振動(dòng)物體完成一次全振振動(dòng)過(guò)程，稱為一次全振動(dòng)。振動(dòng)物體完成一次全振動(dòng)的時(shí)間動(dòng)的時(shí)間總是總是_ 。(2)周期：做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體完成一周期：做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體完成一次次_所所需要的時(shí)間，叫做振動(dòng)的周期，需要的時(shí)間，叫做振動(dòng)的周期，用用T表示。單位：在國(guó)際單位制中，周期的單位表示。單位：在國(guó)際單位制中，周期的單位是是_(s)。最大最大范圍范圍完整完整相同的相同的全振動(dòng)全振動(dòng)秒秒3.相位相位在在物理學(xué)上，我們用不同的相位來(lái)描述周期性運(yùn)動(dòng)在各個(gè)時(shí)刻所處物理學(xué)上，我們用不同的相位來(lái)描述周期性運(yùn)動(dòng)在各個(gè)時(shí)刻所處的的_。(3)頻率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)頻率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)完成完成_的的次數(shù)，叫做振動(dòng)的頻率，用次數(shù)，叫做振動(dòng)的頻率，用f表示。單位：在表示。單位：在國(guó)際單位制中，頻率的單位國(guó)際單位制中，頻率的單位是是_，簡(jiǎn)稱赫，符號(hào)是簡(jiǎn)稱赫，符號(hào)是Hz。(4)周期和頻率的關(guān)系：周期和頻率的關(guān)系：f _(5)周期和頻率都是表示周期和頻率都是表示物體物體_的的物理量，周期越小，頻率越大，表示物理量，周期越小，頻率越大，表示振動(dòng)振動(dòng)_。全振動(dòng)全振動(dòng)赫茲赫茲振動(dòng)快慢振動(dòng)快慢越快越快不同狀態(tài)不同狀態(tài)要點(diǎn)要點(diǎn)1對(duì)全振動(dòng)的理解對(duì)全振動(dòng)的理解正確正確理解全振動(dòng)的概念，應(yīng)注意把握全振動(dòng)的五種特征。理解全振動(dòng)的概念，應(yīng)注意把握全振動(dòng)的五種特征。(1)振動(dòng)特征：一個(gè)完整的振動(dòng)過(guò)程。振動(dòng)特征：一個(gè)完整的振動(dòng)過(guò)程。(2)物理量特征：位移物理量特征：位移(x)、速度、速度(v)第一次同時(shí)與初始狀態(tài)相同。第一次同時(shí)與初始狀態(tài)相同。(3)時(shí)間特征：歷時(shí)一個(gè)周期。時(shí)間特征：歷時(shí)一個(gè)周期。(4)路程特征：振幅的路程特征：振幅的4倍。倍。(5)相位特征：增加相位特征：增加2要要 點(diǎn)點(diǎn) 精精 講講【例【例1】 如圖如圖1所示，彈簧振子在所示，彈簧振子在AB間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，O為平衡位置，為平衡位置，A、B間距離是間距離是20 cm，從，從A到到B運(yùn)動(dòng)時(shí)間是運(yùn)動(dòng)時(shí)間是2 s，則，則()圖圖1A.從從OBO振子做了一次全振動(dòng)振子做了一次全振動(dòng)B.振動(dòng)周期為振動(dòng)周期為2 s，振幅是，振幅是10 cmC.從從B開(kāi)始經(jīng)過(guò)開(kāi)始經(jīng)過(guò)6 s，振子通過(guò)的路程是，振子通過(guò)的路程是60 cmD.從從O開(kāi)始經(jīng)過(guò)開(kāi)始經(jīng)過(guò)3 s，振子處在平衡位置，振子處在平衡位置答案答案C要點(diǎn)要點(diǎn)2描述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物理量的兩個(gè)描述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物理量的兩個(gè)“關(guān)系關(guān)系”A.2 s6 cm B.4 s6 cmC.4 s9 cm D.2 s8 cm【例【例2】 一質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，先后以相同的速度依次通過(guò)一質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，先后以相同的速度依次通過(guò)A、B兩點(diǎn)，歷時(shí)兩點(diǎn)，歷時(shí)1 s，質(zhì)點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)通過(guò)通過(guò)B點(diǎn)后，再經(jīng)過(guò)點(diǎn)后，再經(jīng)過(guò)1 s，第二次通過(guò)，第二次通過(guò)B點(diǎn)，在這點(diǎn)，在這2 s內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)的總路程是內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)的總路程是12 cm，則質(zhì)，則質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期和振幅分別為點(diǎn)振動(dòng)的周期和振幅分別為()答案答案B知識(shí)點(diǎn)二簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式知識(shí)點(diǎn)二簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式基基 礎(chǔ)礎(chǔ) 梳梳 理理Asin(t)振幅振幅圓頻率圓頻率(t)初相初相典典 例例 精精 析析【例【例3】 一彈簧振子一彈簧振子A的位移的位移x隨時(shí)間隨時(shí)間t變化的關(guān)系式為變化的關(guān)系式為x0.1sin 2.5 t，位移，位移x的單位的單位為為m，時(shí)間，時(shí)間t的單位為的單位為s。則。則()A.彈簧振子的振幅為彈簧振子的振幅為0.2 mB.彈簧振子的周期為彈簧振子的周期為1.25 sC.在在t0.2 s時(shí)，振子的運(yùn)動(dòng)速度為零時(shí)，振子的運(yùn)動(dòng)速度為零答案答案C1.如圖如圖2所示，彈簧振子以所示，彈簧振子以O(shè)為平衡位置，在為平衡位置，在B、C間振動(dòng)，則間振動(dòng)，則()A.從從BOCOB為一次全振動(dòng)為一次全振動(dòng)B.從從OBOCB為一次全振動(dòng)為一次全振動(dòng)C.從從COBOC為一次全振動(dòng)為一次全振動(dòng)D.OB的大小不一定等于的大小不一定等于OC圖圖2解析解析O為平衡位置，為平衡位置，B、C為兩側(cè)最遠(yuǎn)點(diǎn)，則從為兩側(cè)最遠(yuǎn)點(diǎn)，則從B起始經(jīng)起始經(jīng)O、C、O、B路程為振幅路程為振幅的的4倍倍 ，A正確；若從正確；若從O起始經(jīng)起始經(jīng)B、O、C、B路程為振幅的路程為振幅的5倍，超過(guò)一次全振動(dòng)，倍，超過(guò)一次全振動(dòng)，B錯(cuò)誤；若從錯(cuò)誤；若從C起始經(jīng)起始經(jīng)O、B、O、C路程為振幅的路程為振幅的4倍，倍，C正確；因彈簧振子系統(tǒng)不正確；因彈簧振子系統(tǒng)不考慮摩擦，所以振幅一定，考慮摩擦，所以振幅一定，D錯(cuò)誤。錯(cuò)誤。答案答案AC解析解析用圖象法，畫(huà)出用圖象法，畫(huà)出xt圖象，從圖象上，我們可以很直觀地看出：圖象，從圖象上，我們可以很直觀地看出：t1t2，因而，因而B(niǎo)正確。正確。答案答案B3.如圖如圖3所示，振子以所示，振子以O(shè)點(diǎn)為平衡位置在點(diǎn)為平衡位置在A、B間間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，從振子第一次到達(dá)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，從振子第一次到達(dá)P點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，則時(shí)，則()A.振子第二次到達(dá)振子第二次到達(dá)P點(diǎn)的時(shí)間間隔為一個(gè)周期點(diǎn)的時(shí)間間隔為一個(gè)周期B.振子第三次到達(dá)振子第三次到達(dá)P點(diǎn)的時(shí)間間隔為一個(gè)周期點(diǎn)的時(shí)間間隔為一個(gè)周期C.振子第四次到達(dá)振子第四次到達(dá)P點(diǎn)的時(shí)間間隔為一個(gè)周期點(diǎn)的時(shí)間間隔為一個(gè)周期D.振子從振子從A點(diǎn)到點(diǎn)到B點(diǎn)或從點(diǎn)或從B點(diǎn)到點(diǎn)到A點(diǎn)的時(shí)間間隔為一個(gè)周期點(diǎn)的時(shí)間間隔為一個(gè)周期解析解析從經(jīng)過(guò)某點(diǎn)開(kāi)始計(jì)時(shí)，則再經(jīng)過(guò)該點(diǎn)兩次所用的時(shí)間為一個(gè)周期，從經(jīng)過(guò)某點(diǎn)開(kāi)始計(jì)時(shí)，則再經(jīng)過(guò)該點(diǎn)兩次所用的時(shí)間為一個(gè)周期，B正確，正確，A、C錯(cuò)誤；振子從錯(cuò)誤；振子從A到到B或從或從B到到A的時(shí)間間隔為半個(gè)周期，的時(shí)間間隔為半個(gè)周期，D錯(cuò)誤。錯(cuò)誤。答案答案B圖圖34.如圖如圖4所示為所示為A、B兩質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移兩質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移時(shí)間圖象。請(qǐng)根據(jù)圖象回答。時(shí)間圖象。請(qǐng)根據(jù)圖象回答。(1)A的振幅是的振幅是_ cm，周期是，周期是_ s；B的振幅是的振幅是_ cm，周期是，周期是_ s；(2)寫(xiě)出寫(xiě)出A質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系式；質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系式；(3)在在t0.05 s時(shí)時(shí)A質(zhì)點(diǎn)的位移是多少？質(zhì)點(diǎn)的位移是多少？圖圖4