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2页



图1

(1)白纸不动时,甲同学画出的轨迹是怎样的?

(2)乙同学匀速向右拖动白纸时,甲同学画出的轨迹又是怎样的?

答案 (1)是一条垂直于OO′的直线.

(2)轨迹如图,类似于正弦曲线.

2.绘制简谐运动的x-t图像

如图2所示,使漏斗在竖直平面内做小角度摆动,并垂直于摆动平面匀速拉动薄板,则细沙在薄板上形成曲线.若以振子的平衡位置为坐标原点,沿着振动方向建立x轴,垂直于振动方向建立t轴,则这些曲线就是振子的位移-时间图像.

图2

(1)为什么这就是振子的位移-时间图像?

(2)位移-时间图像与什么函数图像类似?

答案 (1)以单摆为例,当单摆摆动时,薄板从左向右匀速运动.所以薄板运动的距离与时间成正比.因此可用薄板运动的距离代表时间轴,图像上每一个点的位置反映了不同时刻振子离开平衡位置的位移,即位移随时间变化的规律.

(2)与正弦(或余弦)函数图像类似.

[要点提炼]

1.如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律,即它的振动图像(x-t图像)是一条正弦曲线,这样的振动叫做简谐运动,它是最简单、最基本的振动.弹簧振子的运动就是简谐运动.

2.图像的应用

(1)确定位移及变化

从简谐运动图像可直接读出不同时刻t的位移值,从最大位移处向平衡位置运动过程中位移减小,从平衡位置向最大位移处运动过程中位移增大.

(2)确定各时刻速度的大小和方向

方法一:切线斜率法.