1、成才之路 物理路漫漫其修远兮 吾将上下而求索人教版 选修3-4 第十一章 机械振动成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 机械振动 第十一章 第十一章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 第二节 简谐运动的描述第十一章 第十一章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 学习目标定位 1课堂情景切入 2知识自主梳理 3重点难点突破 4考点题型设计 5课 时 作 业 6第十一章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 学习目标定位第十一章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 知
2、道什么是振幅、周期、频率和相位理解并掌握周期和频率的关系了解简谐运动的表达式第十一章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 课堂情景切入第十一章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 音乐会上，各具特色的乐器会给我们留下深刻的印象，不同乐器都在和谐地振动，在我们说话时，用手摸喉部，能感受到声带的振动。这些都表明振动具有不同的特征，如何科学地来描述振动呢？第十一章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 知识自主梳理第十一章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 1振幅(1)定义：振动物体离开平
3、衡位置的_，用A表示，单位：m。(2)物理意义：表示振动的_，是标量。2全振动(1)振子以相同的速度相继通过_所经历的过程，即一个完整的振动过程。(2)不管以哪里作为开始研究的起点，弹簧振子完成一次全振动的时间总是_的。描述简谐运动的物理量最大距离强弱同一位置相等第十一章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 3周期和频率(1)周期：做简谐运动的物体完成一次全振动所需要的_，用T表示，单位：s。(2)频率：单位时间内完成全振动的_，用f表示，单位：Hz。(3)周期T与频率f的关系：T_(4)物理意义：周期和频率都是表示物体_的物理量，周期越小，频率_，表示物体振动越快
4、。时间次数1f振动快慢越大第十一章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 3相位用来描述周期性运动在各个时刻所处的_。其单位是_(或度)。不同状态弧度第十一章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 1简谐运动的一般表达式x_式中：A是振幅，T是周期，0是初相位。2相位差对两个简谐运动x1A1sin(t1)和x2A2sin(t2)，_，即是两振动的相位差。简谐运动的表达式Asin2T t021第十一章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 重点难点突破第十一章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3
5、-4 一、对全振动的理解正确理解全振动的概念，应注意把握振动的五个特征。(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)三者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2。第十一章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 二、振幅、位移和路程的关系振幅位移路程定义振动物体离开平衡位置的最大距离从平衡位置指向振子所在位置的有向线段运动轨迹的长度矢、标性标量矢量标量变化在稳定的振动系统中不发生变化大小和方向随时间做周期性变化 随时间增加联系(1)振幅等于位移最大值的数值；(
6、2)振子在一个周期内的路程等于4个振幅；而振子在一个周期内的位移等于零。第十一章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 扬声器发声时，手摸喇叭的发音纸盆会感觉到它在振动，把音响声音调大，发觉纸盆的振动更加剧烈，想想这是为什么？答案：扬声器发出的声音是由其喇叭的纸盆振动形成的，振动越剧烈，即振幅越大，纸盆振动的能量越大，喇叭越响，手感觉纸盆振动得越厉害，说明振幅是反映振动剧烈程度的物理量。第十一章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 三、对简谐运动表达式的理解1简谐运动的表达式xAsin(t)2各量的物理含义(1)圆频率：表达式中的称做简谐运
7、动的圆频率，它表示简谐运动物体振动的快慢。与周期T及频率f的关系：2T 2f；(2)表示t0时，简谐运动质点所处的状态，称为初相位或初相。t代表做简谐运动的质点在t时刻处在一个运动周期中的哪个状态，所以代表简谐运动的相位。第十一章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 3从运动方程中得到的物理量振幅、周期和圆频率、初相位，因此可应用运动方程和 2T 2f 对两个简谐运动比较周期、振幅和计算相位差。第十一章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 特别提醒：关于相位差21的说明：(1)取值范围：。(2)0，表明两振动步调完全相同，称为同相。，表明
8、两振动步调完全相反，称为反相。(3)0，表示振动2比振动1超前。0，表示振动2比振动1滞后。第十一章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 (银川一中20132014学年高二下学期期末)一弹簧振子的位移y随时间t变化的关系式为y0.1sin(2.5t)，位移y的单位为m，时间t的单位为s。则()A弹簧振子的振幅为0.2mB弹簧振子的周期为1.25sC在t0.2s时，振子的运动速度为零D弹簧振子的振动初相位为2.5答案：C第十一章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 解析：由表达式可知：A0.1m，T0.8s，0，所以A、B、D均错；t0.2
9、s时，振子在最大位移处，速度为零，C正确。第十一章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 考点题型设计第十一章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 弹簧振子以O点为平衡位置在B、C两点间做简谐运动，BC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内通过的路程及位移大小。描述简谐运动的物理量第十一章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 解析：(1)振幅设为A，则有2A20cm，所以A10cm。(2)从B首次到C的时间为周期的一半，因
10、此T2t1s；再根据周期和频率的关系可得f1T1Hz。(3)振子一个周期通过的路程为4A40cms tT4A540cm200cm5s的时间为5个周期，又回到原始点B，位移大小为10cm。答案：10cm(2)1s,1Hz(3)200cm,10cm第十一章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 点评：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。第十一章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 (福建四地六校20142015学年高二下学期联考)如图是一个质点做简谐运动的振动
11、图象，从图中可得()A在t0时，质点位移为零，速度和加速度为零B在t4s时，质点的速度最大，方向沿负方向C在t3s时，质点振幅为5cm，周期为4sD无论何时，质点的振幅都是5cm，周期都是4s答案：D第十一章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 解析：在t0时刻，质点的位移为零，质点经过平衡位置，速度最大，而加速度为零，故A错误。在t4s时，质点经过平衡位置沿正方向运动，此时质点的速度最大，故B错误。质点的振幅为A5cm，周期为T4s，保持不变，故C错误，D正确。第十一章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 如图所示为A、B两个简谐运动的
12、位移时间图象。请根据图象写出这两个简谐运动的表达式。简谐运动的表达式第十一章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 解析：依据图象确定A、B两物体各自振动的振幅、周期，再结合简谐运动的一般表达式即可求解。由图象可知，对简谐运动A，初相位0，振幅A0.5cm，周期T0.4s，2T 5，则A对应的简谐运动的表达式为xA0.5sin(5t)cm。第十一章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 对简谐运动B，0 2，振幅A0.2cm，周期T0.8s，则 2T2.5，因此B对应的简谐运动的表达式为xB0.2sin(2.5t2)cm。答案：xA0.5si
13、n(5t)cm xB0.2sin(2.5t2)cm第十一章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 答案：BC有两个简谐运动的振动方程分别是：x13sin(100t3)，x25sin(100t4)，下列说法正确的是()A它们的振幅相同B它们的周期相同C它们的相差恒定D它们的振动步调一致第十一章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 解析：依据两个振动方程我们知道：方程 1 代表的振子振动振幅为 3；圆频率为 2f100，则 f50Hz；初相为3。方程 2 代表的振子振动振幅为 5，圆频率为 2f100，则 f50Hz；初相为/4。第十一章 第二
14、节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 所以，选项A错，B对；由于它们的振动周期相同所以它们的相位差为/3/4有确定的值，故选项C正确。选项D不对，由于它们的相位差为/3/4/12，因此它们在振动时步调不一致。只有两个频率相同的振动，且相位差212n(n0，1，2，)时，它们的振动步调才会一致，这就是我们常说的同相；若21(2n1)，说明这两个振动正好相反，我们叫它反相。第十一章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 如图所示，一位游客在千岛湖边欲乘坐游船，当日风浪很大，游船上下浮动。可把游艇浮动简化成竖直方向的简谐运动，振幅为20cm，周期为3.
15、0s。当船上升到最高点时，甲板刚好与码头地面平齐。地面与甲板的高度差不超过10cm时，游客能舒服地登船。在一个周期内，游客能舒服地登船的时间是()A0.5sB0.75sC1.0sD1.5s开放探究第十一章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 解析：由题中所给条件写出游船做简谐运动的振动方程y20sin2T t20sin23 t(cm)，画出yt图象，如图所示，能舒服登船的时间tt2t1，在一个周期内，当y10cm时，解得t10.25s，t21.25s，则tt2t11.25s0.25s1.0s，正确答案C。答案：C点评：本题考查简谐运动在实际问题中的应用，简谐运动问题
16、结合图象分析准确直观方便。第十一章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 如图所示，某同学看到一只鸟落在树枝上的P处，树枝在10s内上下振动了6次。鸟飞走后，他把50g的砝码挂在P处，发现树枝在10s内上下振动了12次，将50g的砝码换成500g砝码后，他发现树枝在15s内上下振动了6次，你估计鸟的质量最接近()A50g B200g C500g D550g答案：B第十一章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 解析：振动系统的频率是由振动系统的自身来决定的。鸟与树枝组成的系统频率f1 6100.6Hz,50g砝码与树枝组成的系统频率f2 1210 1.2Hz,500g砝码与树枝组成的系统频率为f3 615 0.4Hz，而f3f1f2，故鸟的质量应在50g与500g之间，故选B。第十一章 第二节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 课 时 作 业（点此链接）