2017-2018学年同步备课教科版选修3-4 第一章 3.简谐运动的图像和公式
2017-2018学年同步备课教科版选修3-4 第一章 3.简谐运动的图像和公式第3页

(4)由图像可以比较质点在不同时刻的速度大小、位移大小和加速度大小.(√)

(5)由图像可知质点在平衡位置处速度最大.(√)

二、简谐运动的表达式及相位差

[导学探究]

1.将两个相同的单摆向同一方向拉开相同的角度,然后同时释放.两个单摆的振动有什么特点?它们的相位差是多大?

答案 它们同时到达同侧的最大位移处,也同时到达平衡位置,它们总是"步调一致",相位相同,相位差为0.

2.将两个摆长相同的单摆向相反方向拉开相同的角度,然后同时释放,观察两个单摆的振动有什么特点?它们的相位差是多大?

答案 它们各时刻的位移总是相反,相位差为π.

3.图4是弹簧振子做简谐运动的x-t图像,它是一条正弦曲线,请根据数学知识写出此图像的函数表达式,并说明各量的物理意义.

图4

答案 表达式x=Asin (t+φ),式中A表示振幅,T表示周期,φ表示初相位.

[知识梳理] 对表达式x=Asin (ωt+φ)的理解

1.式中x表示振动质点相对于平衡位置的位移;t表示振动的时间.

2.A表示振幅.

3.ω称做简谐运动的圆频率,它也表示简谐运动振动的快慢,与周期T及频率f的关系:ω==2πf.

所以表达式也可写成:

x=Asin 或x=Asin (2πft+φ).

4.ωt+φ代表简谐运动的相位;其中φ是t=0时的相位,称为初相位或初相.相位是一个角度,单位是弧度或度.

5.相位差

若两个简谐运动的表达式为x1=A1sin (ωt+φ1),x2=A2sin (ωt+φ2),则相位差为Δφ=(ωt+φ2)-(ωt+φ1)=φ2-φ1.

当Δφ=0时,两振动质点振动步调一致.

当Δφ=π时,两振动质点振动步调完全相反.