2017-2018学年教科版选修3-4 简谐运动的图像和公式 学案
2017-2018学年教科版选修3-4 简谐运动的图像和公式 学案第3页

切线斜率的绝对值表示速度大小,切线斜率的正负表示速度方向.

方法二:根据实际情况判断.

①速度的方向结合质点的实际运动方向判断.

②速度的大小根据位移情况判断:在平衡位置,质点速度最大;在最大位移处,质点速度为0.在从平衡位置向最大位移处运动的过程中,速度减小;在从最大位移处向平衡位置运动的过程中,速度增大.

二、简谐运动的表达式及相位差

[问题设计]

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.正弦函数y=Asin (ωt+φ)的表达式中,A、ω、φ分别表示什么意义?

答案 A代表简谐运动的振幅;ω叫做简谐运动的"圆频率",它与周期T、频率f的关系为ω=、ω=2πf;(ωt+φ)代表简谐运动的相位,φ是初相位.

[要点提炼]

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表示振动质点偏离平衡位置的最大距离,即振幅.

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代表了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.