教科版高中物理选修3-4课件-1-简谐运动的图像和公式课件4.ppt

1、第3节理解教材新知把握热点考向应用创新演练第一章知识点一知识点二考向二考向一随堂基础巩固课时跟踪训练返回返回返回返回返回返回返回返回自学教材自学教材 1建立坐标系建立坐标系 以横轴表示做简谐运动的物体的以横轴表示做简谐运动的物体的 ，纵轴表示，纵轴表示做简谐运动的物体运动过程中相对平衡位置的做简谐运动的物体运动过程中相对平衡位置的 。时间时间t位移位移x返回返回2图像的特点图像的特点一条一条 (或或 )曲线，如图曲线，如图131所示。所示。3图像意义图像意义表示物体做简谐运动时表示物体做简谐运动时 随随 的变化规律。的变化规律。4应用应用由简谐运动的图像可找出物体振动的由简谐运动的图像可找出物

2、体振动的 和和 。图图131正弦正弦余弦余弦位移位移时间时间周期周期振幅振幅返回返回重点诠释重点诠释 1图像的含义图像的含义 表示某一做简谐运动的质点在各个时刻的位移，不是振表示某一做简谐运动的质点在各个时刻的位移，不是振动质点的运动轨迹。动质点的运动轨迹。2图像的应用图像的应用 (1)确定振动物体在任一时刻的位移。如图确定振动物体在任一时刻的位移。如图132所示，所示，对应对应t1、t2时刻的位移分别为时刻的位移分别为x17 cm，x25 cm。返回返回图图132 (2)确定振动的振幅。图像中最大位移的值就是振幅，确定振动的振幅。图像中最大位移的值就是振幅，如图所示，振动的振幅是如图所示，振

3、动的振幅是10 cm。返回返回 (3)确定振动的周期和频率。振动图像上一个完整的正弦确定振动的周期和频率。振动图像上一个完整的正弦(余弦余弦)图形在时间轴上拉开的图形在时间轴上拉开的“长度长度”表示周期。表示周期。由图可知，由图可知，OD、AE、BF的间隔都等于振动周期，的间隔都等于振动周期，T0.2 s，频率，频率f1/T5 Hz。(4)确定各质点的振动方向。例如图中的确定各质点的振动方向。例如图中的t1时刻，质点正时刻，质点正远离平衡位置向正方向运动；在远离平衡位置向正方向运动；在t3时刻，质点正向着平衡位时刻，质点正向着平衡位置运动。置运动。(5)比较各时刻质点加速度的大小和方向。例如在

4、图中比较各时刻质点加速度的大小和方向。例如在图中t1时刻质点位移时刻质点位移x1为正，则加速度为正，则加速度a1为负，为负，t2时刻质点位移时刻质点位移x2为为负，则加速度负，则加速度a2为正，又因为为正，又因为|x1|x2|，所以，所以|a1|a2|。返回返回1一质点做简谐运动，其位移一质点做简谐运动，其位移x与时间与时间t关系曲线如图关系曲线如图133所示，由图可知所示，由图可知()图图133返回返回A质点振动的频率是质点振动的频率是4 HzB质点振动的振幅是质点振动的振幅是2 cmC在在t3 s时，质点的速度最大时，质点的速度最大D在在t4 s时，质点所受的合外力为零时，质点所受的合外力

5、为零答案：答案：BC返回返回自学教材自学教材Asin(2ft)返回返回振幅振幅周期周期频率频率相位相位初相位初相位初相初相返回返回重点诠释重点诠释 做简谐运动的物体位移做简谐运动的物体位移x随时间随时间t变化的表达式：变化的表达式：xAsin(2ft)(1)式中式中x表示振动质点相对于平衡位置的位移，表示振动质点相对于平衡位置的位移，t表示表示质点振动的时间。质点振动的时间。(2)式中式中A表示振幅，描述的是振动的强弱。表示振幅，描述的是振动的强弱。(3)式中式中T、f分别表示简谐运动的周期和频率，描述的分别表示简谐运动的周期和频率，描述的都是振动的快慢。都是振动的快慢。返回返回 (4)式中式

6、中(2ft)表示相位，描述的是做周期性运动的物表示相位，描述的是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，步调的物理量。它是一个随时间变化的量，相当于一个角度，相位每增加相位每增加2，意味着物体又多完成了一次全振动。，意味着物体又多完成了一次全振动。(5)式中式中表示表示t0时简谐运动质点所处的状态称为初相时简谐运动质点所处的状态称为初相位或初相。位或初相。(6)相位差：即某一时刻的相位之差。两个具有相同相位差：即某一时刻的相位之差。两个具有相同的的简谐运动，设其

7、初相分别为简谐运动，设其初相分别为1和和2，其相位差，其相位差(2ft2)(2ft1)21。返回返回返回返回例例1如图如图134是弹簧振子的振动图像，试回答下列问题：是弹簧振子的振动图像，试回答下列问题：图图134返回返回 (1)振动的振幅、周期、频率各是多少？振动的振幅、周期、频率各是多少？(2)如果从如果从O点算起，到图线上哪一点为止振子完成了点算起，到图线上哪一点为止振子完成了一次全振动？从一次全振动？从A点算起呢？点算起呢？(3)从零到从零到1.6 s时间内，哪些点的动能最大？哪些点的时间内，哪些点的动能最大？哪些点的势能最大？势能最大？思路点拨思路点拨解答本题应注意以下两点：解答本题

8、应注意以下两点：(1)由图像可以直接读取振幅和周期；由图像可以直接读取振幅和周期；(2)动能最大点、势能最大点与位移的对应关系。动能最大点、势能最大点与位移的对应关系。返回返回返回返回 (3)从从01.6 s内，在内，在0、0.4 s、0.8 s、1.2 s、1.6 s各各时刻，即对应图中的时刻，即对应图中的O、B、D、F、H各点，振子处在各点，振子处在平衡位置，此时速度最大，动能最大，势能最小，而平衡位置，此时速度最大，动能最大，势能最小，而在在0.2 s、0.6 s、1.0 s、1.4 s各时刻，即对应图中的各时刻，即对应图中的A、C、E、G各点，振子均处在最大位移处，此时速度为各点，振子

9、均处在最大位移处，此时速度为零，动能为零，势能最大。零，动能为零，势能最大。答案答案(1)2 cm0.8 s1.25 Hz (2)D点点E点点 (3)O、B、D、F、HA、C、E、G 返回返回 借题发挥借题发挥简谐运动图像问题的分析方法简谐运动图像问题的分析方法 解此类题时，首先要理解解此类题时，首先要理解xt图像的意义，其次要把图像的意义，其次要把xt图像与质点的实际振动过程联系起来。再充分利用图像图像与质点的实际振动过程联系起来。再充分利用图像的直观性，把图像与振动过程联系起来，图像上的一个点表的直观性，把图像与振动过程联系起来，图像上的一个点表示振动中的一个状态示振动中的一个状态(位置、

10、振动方向等位置、振动方向等)，图像上的一段对，图像上的一段对应振动的一个过程，关键是判断好平衡位置、最大位移及振应振动的一个过程，关键是判断好平衡位置、最大位移及振动方向。动方向。返回返回1如图如图135所示为质点的振动图像，所示为质点的振动图像，下列判断中正确的是下列判断中正确的是()A质点振动周期是质点振动周期是8 sB振幅是振幅是2 cmC4 s末质点的速度为负，加速度为零末质点的速度为负，加速度为零D10 s末质点的加速度为正，速度为零末质点的加速度为正，速度为零图图135返回返回解析：解析：由题图可知，由题图可知，T8 s，A2 cm，A正确，正确，B错误；错误；4 s末质点在平衡位置，速度沿末质点在平衡位置，速度沿x方向，加速度为零，方向，加速度为零，C正确；正确；10 s末同末同2 s末，质点正处在正向最大位移处，其速末，质点正处在正向最大位移处，其速度为零，加速度方向为负，度为零，加速度方向为负，D错误。错误。答案：答案：AC返回返回返回返回答案答案C返回返回返回返回返回返回答案：答案：A返回返回返回返回随堂基础巩固随堂基础巩固返回返回课时跟踪训练课时跟踪训练