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高二物理教案:简谐运动的描述

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2013-04-02

演示:将两个单摆拉向同一侧拉起相同的很小的偏角,但不同时释放,先把第一个放开,当它运动到平衡位置时再放开第二个,让两者相差 周期,让它们做简谐运动。

现象:两者振动的步调不再一致了,当第一个到达另一侧的最高点时,第二个小球又回到平衡位置,而当第二个摆球到达另一方的最高点时,第一个小球又已经返回平衡位置了。与第一个相比,第二个总是滞后1/4周期,或者说总是滞后1/4全振动。

对于不同时释放的这两个等长单摆,我们说它们的相位不相同。

要详尽地描述简谐运动,只有周期(或频率)和振幅是不够的,在物理学中我们用不同的相位来描述简谐运动在一个全振动中所处的不同阶段。

相位是表示物体振动步调的物理量,用相位来描述简谐运动在一个全振动中所处的阶段。

4.简谐运动的表达式

(1)简谐运动的振动方程

既然简谐运动的位移和时间的关系可以用正弦曲线或余弦曲线来表示,那么若以x代表质点对于平衡位置的位移,t代表时间,根据三角函数知识,x和t的函数关系可以写成

公式中的A代表振动的振幅,ω叫做圆频率,它与频率f之间的关系为:ω=2πf;公式中的 表示简谐运动的相位,t=0时的相位 叫做初相位,简称初相。

(2)两个同频率简谐运动的相位差

设两个简谐运动的频率相同,则据ω=2πf,得到它们的圆频率相同,设它们的初相分别为 1和 2,它们的相位差就是 (ωt+ 2)-(ωt+ )= 2- 1

讨论:

个物体运动时其相位变化多少就意味着完成了一次全振动?

(相位每增加2π就意味着发生了一次全振动)

②甲和乙两个简谐运动的相位差为3π/2,意味着什么?

(甲和乙两个简谐运动的相位差为3π/2,意味着乙总是比甲滞后3/2个周期或3/2次全振动)

(3)相位的应用

(三)课堂小结

本节学习了描述简谐振动特点的物理量:振幅、周期和频率,知道振幅是描述振动强弱的物理量,是最大位移的绝对值,标量,并与振动的位移与路程进行了比较,知道位移是矢量,路程也是标量。

(四)反思总结,当堂检测

(五)布置作业:问题与练习1、3

九、板书设计

二、简谐运动的描述

1、振幅:

(1)物理意义:振幅是描述振动强弱的物理量。

(2)定义:振动物体离开平衡位置的最大距离,叫做振动的振幅。

(3)单位:在国际单位制中,振幅的单位是米(m)。

(4)振幅和位移的区别:位移是矢量,振幅是标量

2.周期和频率

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