《2018-2019學年高中物理 第1章 機械振動 第2講 振動的描述課件 魯科版選修3-4.ppt》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2018-2019學年高中物理 第1章 機械振動 第2講 振動的描述課件 魯科版選修3-4.ppt(39頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、第1章——,機械震動,,第2講 振動的描述,目標定位 1.知道振幅、周期和頻率的概念,知道全振動的含義. 2.知道簡諧運動的圖象是一條正弦(或余弦)曲線. 3.會根據(jù)簡諧運動的圖象找出物體振動的周期和振幅,并能分析有關(guān)問題. 4.理解簡諧運動公式,能從中獲取振幅、周期(頻率)等相關(guān)信息.,,欄目索引 CONTENTS PAGE,一、振動特征的描述,1.振幅 (1)定義:振動物體離開平衡位置的 .用A表示. (2)物理意義:表示振動的幅度大小或 .,最大距離,振動強弱,2.周期和頻率,圖1,(1)全振動(如圖1所示)做簡諧運動的物體由B點經(jīng)過O點到達C點,再由C點經(jīng)過O點返回B點, 我們說物
2、體完成了一次 ,重新回到原 來的狀態(tài). (2)周期 ①定義:完成一次 經(jīng)歷的時間.用T表示. ②物理意義:表示振動的 .,全振動,全振動,快慢,(3)頻率 ①定義:振動物體在1 s內(nèi)完成 的次數(shù).用f表示. ②物理意義:表示振動的 . ③單位:Hz,全振動,快慢,,,,(5)固有周期(頻率) 物體在 狀態(tài)下的振動周期(或頻率),叫做固有周期 (或固有頻率).固有周期(或固有頻率)是物體本身的屬性,與物體是否振動 .,自由,無關(guān),想一想 振幅就是振動物體離開平衡位置的最大位移嗎?為什么? 答案 不是.振幅是一個標量.它是指物體離開平衡位置的最大距離.它既沒有負值,也無方向,而最大
3、位移是矢量,既有大小,也有方向,所以振幅不同于最大位移.,簡諧運動的圖象是一條 曲線,這一圖線直觀地表示了做簡諧運動物體的位移隨時間按 規(guī)律變化. 想一想 簡諧運動的圖象描述的是小球的運動軌跡嗎? 答案 不是.做簡諧運動的物體的運動軌跡是往復(fù)運動的線段.,二、簡諧運動的圖象描述,正弦(或余弦),正弦(或余弦),三、簡諧運動的公式表達,一、對振動特征描述的理解,,1.對全振動的理解 正確理解全振動的概念,應(yīng)注意把握全振動的五種特征. (1)振動特征:一個完整的振動過程. (2)物理量特征:位移(x)、速度(v)等各個物理量第一次同時與初始狀態(tài)相同,即物體從同一方向回到出發(fā)點. (3)時間
4、特征:歷時一個周期.,(4)路程特征:振幅的4倍. (5)相位特征:增加2π. 2.振幅與路程的關(guān)系 振動物體在一個周期內(nèi)的路程為四個振幅. 振動物體在半個周期內(nèi)的路程為兩個振幅.,圖2,例1 如圖2所示,一彈簧振子在B、C兩點間做簡諧運動,B、C間距為12 cm,O是平衡位置,振子從C點第一次運動到B點的時間為0.5 s,則下列說法中正確的是( ) A.該彈簧振子的周期為1 s B.該彈簧振子的頻率為2 Hz C.該彈簧振子的振幅為12 cm D.振子從O點出發(fā)第一次回到O點的過程就是一次全振動,答案 A,二、對簡諧運動的圖象的理解,1.形狀:正(余)弦曲線 2.物理意義 表示振動質(zhì)點在不同
5、時刻偏離平衡位置的位移,是位移隨時間的變化規(guī)律. 3.獲取信息 (1)簡諧運動的振幅A和周期T,再根,(2)任意時刻質(zhì)點的位移的大小和方向.如圖3所示,質(zhì)點在t1、t2時刻的位移分別為x1和-x2.,圖3,(3)任意時刻質(zhì)點的振動方向:看下一時刻質(zhì)點的位置,如圖4中a點,下一時刻離平衡位置更遠,故a此刻質(zhì)點向x軸正方向振動. (4)任意時刻質(zhì)點的速度、加速度、位移的變化情況及大小比較:看下一時刻質(zhì)點的位置,判斷是遠離還是靠近平衡位置,若遠離平衡位置,則速度越來越小,加速度、位移越來越大;若靠近平衡位置,則速度越來越大,加速度、位移越來越小,,如圖中b,從正位移向著平衡位置運動,則速度為負且增大
6、,加速度、位移正在減小,c從負位移遠離平衡位置運動,則速度為負且減小,加速度、位移正在增大.,圖4,注意:振動圖象描述的是振動質(zhì)點的位移隨時間的變化關(guān)系,而非質(zhì)點運動的軌跡.比如彈簧振子沿一直線做往復(fù)運動,其軌跡為往復(fù)運動的線段,而它的振動圖象卻是正弦(或余弦)曲線.,例2 一質(zhì)點做簡諧運動的圖象如圖5所示,下列說法正確的是( ),圖5,A.質(zhì)點振動的頻率是4 Hz B.在10 s內(nèi)質(zhì)點經(jīng)過的路程是20 cm C.第4 s末質(zhì)點的速度是零 D.在t=1 s和t=3 s兩時刻,質(zhì)點位移大小相等、方向相同,答案 B,借題發(fā)揮 簡諧運動的圖象的應(yīng)用 (1)從圖象中直接讀出某時刻質(zhì)點的位移大小和方向、
7、速度方向、加速度方向、質(zhì)點的最大位移; (2)比較不同時刻質(zhì)點位移的大小、速度的大小、加速度的大??; (3)預(yù)測一段時間后質(zhì)點位于平衡位置的正向或負向,質(zhì)點位移的大小與方向,速度、加速度的方向和大小的變化趨勢.,針對訓練 如圖6所示為某物體做簡諧運動的圖象,下列說法中正確的是( ) A.由P→Q,位移在增大 B.由P→Q,速度在增大 C.由M→N,位移先減小后增大 D.由M→N,加速度先增大后減小,圖6,解析 由P→Q,位置坐標越來越大,質(zhì)點遠離平衡位置運動,位移在增大而速度在減小,選項A正確,選項B錯誤;,答案 AC,三、簡諧運動公式,做簡諧運動的物體位移x隨時間t變化公式: x=Asin(
8、ωt+φ),2.關(guān)于兩個相同頻率的簡諧運動的相位差Δφ=φ2-φ1的理解 (1)取值范圍:-π≤Δφ≤π. (2)Δφ=0,表明兩振動步調(diào)完全相同,稱為同相. Δφ=π,表明兩振動步調(diào)完全相反,稱為反相. (3)Δφ>0,表示振動2比振動1超前. Δφ<0,表示振動2比振動1滯后.,例3 一彈簧振子A的位移y隨時間t變化的關(guān)系式為y=0.1 sin 2.5πtm,位移y的單位為m,時間t的單位為s.則( ) A.彈簧振子的振幅為0.2 m B.彈簧振子的周期為1.25 s C.在t=0.2 s時,振子的運動速度為零,答案 CD,1.彈簧振子以O(shè)點為平衡位置在B、C兩點之間做簡諧運動,B、C相距
9、20 cm.某時刻振子處于B點,經(jīng)過0.5 s,振子首次到達C點,則該振動的周期和頻率分別為________、________;振子在5 s內(nèi)通過的路程及5 s末的位移大小分別為________、________.,振動特征的描述,,答案 1.0 s 1.0 Hz 200 cm 10 cm,2.一質(zhì)點做簡諧運動,其位移x與時間t的關(guān)系圖象如圖7所示,由圖可知( ),簡諧運動的圖象,A.質(zhì)點振動的頻率是4 Hz B.質(zhì)點振動的振幅是2 cm C.t=3 s時,質(zhì)點的速度方向沿x軸正方向 D.t=3 s時,質(zhì)點的振幅為零,圖7,解析 由題圖可以直接看出振幅為2 cm,周期為4 s,所以頻率為0.2
10、5 Hz,選項A錯誤,B正確; t=3 s時,質(zhì)點經(jīng)過平衡位置,沿x軸正方向運動,所以選項C正確; 振幅等于質(zhì)點偏離平衡位置的最大位移,與質(zhì)點的位移有著本質(zhì)的區(qū)別,t=3 s時,質(zhì)點的位移為零,但振幅仍為2 cm,所以選項D錯誤.,答案 BC,3.如圖8所示,一底端有擋板的斜面體固定在水平面上,其斜面光滑,傾角為θ.一個勁度系數(shù)為k的輕彈簧下端固定在擋板上,上端與物塊A連接在一起,物塊B 緊挨著物塊A靜止在斜面上.某時刻將B迅速 移開,A將在斜面上做簡諧運動.已知物塊A、 B的質(zhì)量分別為mA、mB,若取沿斜面向上為正方向,移開B的時刻為計時起點,則A的振動位移隨時間變化的圖象是( ),圖8,答案 B,簡諧運動公式,A.振幅是矢量,A的振幅是6 m,B的振幅是10 m B.周期是標量,A、B周期相等,都為100 s C.A振動的頻率fA等于B振動的頻率fB D.A的相位始終超前B的相位,解析 振幅是標量,A、B的振動范圍分別是6 m,10 m,但振幅分別為3 m,5 m,A錯;,答案 CD,