高中物理教科版選修3-4課件：第1章第3節(jié)《簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像和公式》

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歡迎進(jìn)入物理課堂 第3節(jié)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像和公式 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 掌握簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移 時(shí)間圖像 2 知道簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式 明確各量表示的物理意義 3 了解相位 初相和相位差的概念 重點(diǎn)難點(diǎn) 1 理解簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移 時(shí)間圖像 區(qū)分振幅和位移 2 根據(jù)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式指出振幅 頻率及相位 第3節(jié) 核心要點(diǎn)突破 課堂互動(dòng)講練 知能優(yōu)化訓(xùn)練 課前自主學(xué)案 課標(biāo)定位 課前自主學(xué)案 一 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像1 坐標(biāo)系的建立 以橫軸表示做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體運(yùn)動(dòng)的 縱軸表示做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中相對(duì) 的位移x 圖1 3 12 圖像的特點(diǎn) 一條 或余弦 曲線如圖1 3 1所示 3 圖像意義 表示做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體在任意時(shí)刻相對(duì)于平衡位置的 時(shí)間t 平衡位置 正弦 位移 平衡位置 振幅 初相位 初相 核心要點(diǎn)突破 一 對(duì)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖像的理解1 圖像含義 表示某一質(zhì)點(diǎn)不同時(shí)刻的位移 只表示豎直軸上的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng) 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖像不是做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體的運(yùn)動(dòng)軌跡 2 圖像斜率 該時(shí)刻速度的大小和方向 如圖1 3 2 圖1 3 2 3 從圖像上可以比較質(zhì)點(diǎn)在各個(gè)時(shí)刻速度的大小及符號(hào) 表示方向 如圖1 3 2中 t1時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的速度比t2時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的速度小 t1時(shí)刻速度為負(fù) t2時(shí)刻速度也為負(fù) 4 從圖像上可以比較質(zhì)點(diǎn)在各個(gè)時(shí)刻的位移的大小及符號(hào) 表示方向 如圖1 3 2中 t1時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的位移比t2時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的位移大 t1時(shí)刻位移為正 t2時(shí)刻位移為負(fù) 5 從圖像上可以比較質(zhì)點(diǎn)在各個(gè)時(shí)刻加速度的大小及符號(hào) 表示方向 如圖1 3 2中 質(zhì)點(diǎn)在t1時(shí)刻的加速度比在t2時(shí)刻的加速度大 t1時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)加速度符號(hào)為負(fù) 沿x軸負(fù)向 t2時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)加速度符號(hào)為正 沿x軸正向 6 從圖像上可以比較任意時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的速度 加速度 位移的大小及變化情況 具體做法是 看下一時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的位置 判斷是遠(yuǎn)離還是靠近平衡位置 若遠(yuǎn)離平衡位置 則速度越來(lái)越小 加速度 位移越來(lái)越大 若靠近平衡位置 則速度越來(lái)越大 加速度 位移越來(lái)越小 如圖1 3 2中t1時(shí)刻 從正位移向著平衡位置運(yùn)動(dòng) 位移變小 速度為負(fù)且增大 加速度正在減小 t2時(shí)刻從負(fù)位移遠(yuǎn)離平衡位置運(yùn)動(dòng) 則速度為負(fù)且減小 位移 加速度正在增大 即時(shí)應(yīng)用 即時(shí)突破 小試牛刀 1 一質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像如圖1 3 3所示 下列說(shuō)法正確的是 A 質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)頻率是4HzB 在10s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)的路程是20cmC 第4s末質(zhì)點(diǎn)的速度為零D 在t 1s和t 3s兩時(shí)刻 質(zhì)點(diǎn)位移大小相等 方向相同 圖1 3 3 二 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)表達(dá)式的理解做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體位移x隨時(shí)間t變化的表達(dá)式 x Asin t 1 式中x表示振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)相對(duì)平衡位置的位移 2 式中A表示振幅 描述的是振動(dòng)的強(qiáng)弱 3 式中 叫做圓頻率 它與周期 頻率的關(guān)系為 2 f 可見 T f相當(dāng)于一個(gè)量 描述的都是振動(dòng)的快慢 4 式中 t 表示相位 描述做周期性運(yùn)動(dòng)的物體在各個(gè)不同時(shí)刻所處的不同狀態(tài) 是描述不同振動(dòng)的振動(dòng)步調(diào)的物理量 它是一個(gè)隨時(shí)間變化的量 相當(dāng)于一個(gè)角度 相位每增加2 意味著物體完成了一次全振動(dòng) 5 式中 表示t 0時(shí)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)所處的狀態(tài) 稱為初相位或初相 6 相位差 即某一時(shí)刻的相位之差 兩個(gè)具有相同 的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 設(shè)其初相分別為 1和 2 其相位差 t 2 t 1 2 1 特別提醒 相位差的取值范圍一般為 當(dāng) 0時(shí)兩運(yùn)動(dòng)步調(diào)完全相同 稱為同相 當(dāng) 或 時(shí) 兩運(yùn)動(dòng)步調(diào)相反 稱為反相 課堂互動(dòng)講練 懸掛在豎直方向上的彈簧振子 周期T 2s 從最低點(diǎn)位置向上運(yùn)動(dòng)時(shí)開始計(jì)時(shí) 在一個(gè)周期內(nèi)的振動(dòng)圖像如圖1 3 4所示 關(guān)于這個(gè)圖像 下列哪些說(shuō)法正確 圖1 3 4 A t 1 25s時(shí) 振子的加速度為正 速度也為正B t 1 7s時(shí) 振子的加速度為負(fù) 速度也為負(fù)C t 1 0s時(shí) 振子的速度為零 加速度為負(fù)的最大值D t 1 5s時(shí) 振子的速度為零 加速度為負(fù)的最大值 精講精析 由振動(dòng)圖像可以獲取相關(guān)信息 某時(shí)刻振子的位移 加速度方向 速度等 例如t 1 25s時(shí) 位移為正 則加速度為負(fù) 且振子向平衡位置移動(dòng) 速度為負(fù) 故A錯(cuò) 同理B D錯(cuò) C正確 答案 C 方法總結(jié) 1 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像表示做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)位移隨時(shí)間變化的規(guī)律 2 圖像的特點(diǎn) 一條正弦 或余弦 曲線 3 從圖像中可以直接得到的信息 任意時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的位移 振動(dòng)的周期 振動(dòng)的振幅 4 從圖像中還可以判斷各物理量 如速度 加速度 動(dòng)能等 的變化情況 一物體沿x軸做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 振幅為8cm 頻率為0 5Hz 在t 0時(shí) 位移是4cm 且向x軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng) 試寫出用正弦函數(shù)表示的振動(dòng)方程 知能優(yōu)化訓(xùn)練 本部分內(nèi)容講解結(jié)束 點(diǎn)此進(jìn)入課件目錄 按ESC鍵退出全屏播放 謝謝使用 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全