高中物理 第1章 机械振动 第2节 振动的描述学案 鲁科版选修3-4-鲁科版高二选修3-4物理学案VIP免费

第2节振动的描述1.知道什么是振幅、周期、频率，理解固有周期和固有频率，知道周期和频率的关系．(重点)2．掌握简谐运动的位移—时间图象，了解图象在实际生活中的应用．(重点＋难点)3．知道简谐运动的公式表示x＝Asinωt，知道其中各符号的含义及有关关系．一、振动特征的描述1．振幅：振幅是振动物体离开平衡位置的最大距离，反映了振动的强弱．振幅是标量，振幅与位移的最大值在数值上相等，但二者不同，因为位移是矢量．2．全振动：振子以相同的速度相继两次通过同一位置所经历的过程．3．周期：做简谐运动的物体完成一次全振动经历的时间叫做振动的周期．它是表示振动快慢的物理量，周期越长，表示物体振动越慢；周期越短，表示物体振动越快．4．频率：振动物体在1__s内完成全振动的次数叫做振动的频率．它是表示振动快慢的物理量，频率越大，表示物体振动越快；频率越小，表示物体振动越慢．周期与频率的关系是T＝或f＝．5．在自由状态下，物体振动的周期(或频率)只由振动物体本身的性质决定，与振幅的大小无关．物体在自由状态下的振动周期(或频率)，叫做固有周期(或固有频率)．1．(1)振幅就是指振子的位移．()(2)振幅就是指振子的路程．()(3)振子从离开某位置到重新回到该位置的过程为一次全振动过程．()提示：(1)×(2)×(3)×二、简谐运动的图象及公式表达1．简谐运动的图象(1)坐标系的建立：以横轴t表示简谐运动物体的运动时间，以纵轴x表示做简谐运动的物体运动过程中相对平衡位置的位移．(2)图象的意义：表示简谐运动的物体在各时刻相对于平衡位置的位移．即表示简谐运动的物体偏离平衡位置的位移随时间的变化关系．(3)简谐运动图象的特点：一条正弦(或余弦)曲线，如图所示．2．简谐运动的公式(1)表达式：x＝Asinωt＝Asint或x＝Asin(ωt＋φ0)．(2)公式中各符号的含义(3)圆频率ω与周期(或频率)的关系：ω＝＝2πf．2．(1)弹簧振子的x－t图象的曲线就是它的运动轨迹．()(2)弹簧振子的位移是总以平衡位置为起点的位移．()(3)图象中弹簧振子的位移－5cm小于1cm.()(4)简谐运动的表达式不能用余弦函数表示．()提示：(1)×(2)√(3)×(4)×对振动的理解1．全振动的判断方法(1)振动特征：一个完整的振动过程．(2)物理量特征：位移(x)、加速度(a)、速度(v)第一次同时与初始状态相同．(3)时间特征：历时一个周期．(4)路程特征：振幅的4倍．(5)相位特征：增加2π.2．振幅与振动中几个常见量的关系(1)振幅与位移的关系：振动中的位移是矢量，振幅是标量，在数值上，振幅与某一时刻位移的大小可能相等，但同一简谐运动中振幅是确定的，而位移随时间做周期性的变化．(2)振幅与路程的关系振动中的路程是标量，是随时间不断增大的．其中常用的定量关系是：①一个周期内的路程为振幅的4倍；②半个周期内的路程为振幅的2倍；③若从特殊位置开始计时，如平衡位置、最大位移处，周期内的路程等于振幅；④若从一般位置开始计时，周期内路程与振幅之间没有确定关系，路程可能大于、等于或小于振幅．(3)振幅与周期(或频率)的关系：在简谐运动中，一个确定的振动系统的周期(或频率)是固定的，与振幅无关．(4)振幅和振动系统的能量关系：对一个确定的振动系统来说，系统的能量仅由振幅决定，振幅越大，振动系统的能量就越大．(1)振子以相同的速度相继通过同一位置所经历的过程，也是一次全振动．(2)振动物体的周期(或频率)是固有的，而振幅不是固有的，因为振幅的大小，除跟弹簧振子有关外还跟使它起振时外力对振子做功的多少有关．弹簧振子以O点为平衡位置在B、C两点间做简谐运动，B、C相距20cm，某时刻振子处于B点，经过0.5s，振子首次到达C点，求：(1)振子的振幅；(2)振子的周期和频率；(3)振子在5s内通过的路程及5s末位移的大小．[思路点拨]对弹簧振子做简谐运动而言，离平衡位置最远的两个点关于平衡位置对称，其距离为2A.一个全振动的时间叫做周期，周期和频率互为倒数关系．简谐运动的位移是振子离开平衡位置的距离．要注意各物理量之间的区别与联系．[解析](1)振幅设为A，则有2A＝BC＝20cm，所以A＝10cm.(2)从B首次到C的时间为周期的一半，因此T＝2t1＝1s；再根据周期和频率的关系可得...