简谐运动的描述

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2.1-2.2简谐运动简谐运动的描述

简谐运动简谐运动的描述1通过实验观察，认识机械振动。

会运用理想化方法建构弹簧振子模型。

2.通过观察、分析和推理，证明弹簧振子的位移一时间图像是正弦曲线，会用图像描述简谐运动。

3经历探究简谐运动规律的过程，能分析数据、发现特点，形成结论。

4.理解振幅、周期、频率的概念，能用这些概念描述、解释简谐运动。

5.经历测量小球振动周期的实验过程，能分折数据、发现特点、形成结论。

6.了解相位、初相位。

7.会用数学表达式描述简谐运动。

考点一、弹簧振子1．机械振动：物体或物体的一部分在一个位置附近的往复运动，简称振动．2．弹簧振子：小球和弹簧组成的系统．考点二、弹簧振子的位移—时间图像(x－t图像)1．用横坐标表示振子运动的时间(t)，纵坐标表示振子离开平衡位置的位移(x)，描绘出的图像就是位移随时间变化的图像，即x－t图像，如图所示．2．振子的位移：振子相对平衡位置的位移．3．图像的物理意义：反映了振子位置随时间变化的规律，它不是(选填“是”或“不是”)振子的运动轨迹．考点三、简谐运动1．简谐运动：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．2．特点：简谐运动是最简单、最基本的振动，弹簧振子的运动就是简谐运动． 3．简谐运动的图像(1)描述振动物体的位移随时间的变化规律．(2)简谐运动的图像是正弦曲线，从图像上可直接看出不同时刻振动质点的位移大小和方向、速度方向以及速度大小的变化趋势．考点四、振幅1．概念：振动物体离开平衡位置的最大距离.A=OM’=OM ．2．意义：振幅是表示物体振动幅度大小的物理量，振动物体运动的范围是振幅的两倍．考点五、周期和频率1．全振动：一个完整的振动过程称为一次全振动，弹簧振子完成一次全振动的时间总是相同的． 2．周期：做简谐运动的物体完成一次全振动所需要的时间，叫作振动的周期，用T 表示．在国际单位制中，周期的单位是秒(s)．3．频率：周期的倒数叫作振动的频率，数值等于单位时间内完成全振动的次数，用f 表示．在国际单位制中，频率的单位是赫兹，简称赫，符号是Hz .4．周期和频率的关系：f ＝1T .周期和频率都是表示物体振动快慢的物理量，周期越小，频率越大，表示振动越快．5．圆频率ω：表示简谐运动的快慢，其与周期T 、频率f 间的关系式为ω＝2πT，ω＝2πf .考点六、相位1．概念：描述周期性运动在一个运动周期中的状态．2．表示：相位的大小为ωt ＋φ，其中φ是t ＝0时的相位，叫初相位，或初相． 3．相位差：两个相同频率的简谐运动的相位的差值，Δφ＝φ1－φ2.考点七、简谐运动的表达式x ＝A sin (ωt ＋φ0)＝A sin (2πTt ＋φ0)，其中：A 为振幅，ω为圆频率，T 为简谐运动的周期，φ0为初相。

简谐运动的描述(高中物理教学课件)完整版

四.简谐运动的表达式
简谐运动的表达式：x＝Asin（ωt＋φ）
位移振幅
时刻初相位
圆频率 ω＝2π/T＝2πf
也可以写成：x Asin(2 t )
T
相位
根据一个简谐运动的振幅、周期、初相位，可以知道做简谐运动的物体在任意时刻的位移，故振幅、周期、初相位是描述简谐运动特征的物理量。
三角变换
因为 2 ， T 2 2 m
T
k
振动系统本身性质决定的。
同时放开的两个小球振动步调总是一致，我们说它们的相位是相同的；
而对于不同时放开的两个小球，我们说第二个小球的相位落后于第一个小球的相位。
如何定量的表示相位呢？
三.相位
1.相位：物理学中把（ωt＋φ）叫作相位，其中φ 叫初相位，也叫初相。由简谐运动的表达式x＝Asin（ωt＋φ）可以知道，一旦相位确定，简谐运动的状态也就确定了。 2.相位差：两个具有相同频率的简谐运动的相位的差值。如果两个简谐运动的频率相同，其初相分别是φ1 和φ2，当φ1>φ2时，它们的相位差是Δφ＝(ωt＋φ1) －(ωt＋φ2)＝φ1－φ2此时我们常说1的相位比2超前 Δφ，或者说2的相位比1落后Δφ。
x甲 0.5sin(5t )cm 或者x甲 0.5sin 5tcm
x乙
0.2 sin(2.5t
2
)cm
或者x乙 0.2 cos 2.5tcm
注意：振动物体运动的范围是振幅的两倍。
二.周期和频率
做简谐振动的振子，如果从A点开始运动，经过O点运动到Aˊ点再经过O点回到A点，这样的过程物体的振动就完成了一次全振动。如果从B点向左运动算起，经过O点运动到Aˊ点，再经过O点回到 B点，再经A点返回到B点时，这样的过程也是一种全振动。

简谐运动的描述

2
)( cm )
x 10sin(2t )(cm)
x 10 sin( 2t

2
)( cm )
相位差：
第一个运动落后第二个运动
固有周期和固有频率
周期和频率都反映振动快慢，那么它们与哪些因素有关呢？
①与振幅无关。
①与振幅无关。
②与弹簧有关，劲度系数越大，周期越小。
①与振幅无关。 ②与弹簧有关，劲度系数越大，周期越小。 ③与振子质量有关，质量越大，周期越大。
5）弹簧振子的周期由振动系统本身的质量和劲度系数决定，而与振幅无关，所以常把周期和频率叫做固有周期和固有频率。
4、相位
表示物体的振动步调，描述简谐运动在一次全振动中所处的阶段。
二、简谐运动的表达式
相位
x A sin(t )
振幅
2 0时的相位
2、两个相同频率的简谐运动的相位差，简称相差
t 1 t 2 1 2
2、全振动
（1）定义：振动物体连续两次以相同速度通过同一位置所经历的过程。
A/
O
B
A
从O→A→O→A/→O也是一次全振动从B→A→O→A/→O→B也是一次全振动（2）一次全振动的特点：振动路程为振幅的4倍
3、周期和频率
1)、描述振动快慢的物理量 2)、周期T：做简谐运动的物体完成一次全振动所需的时间，单位：s。 3)、频率f：单位时间内完成的全振动的次数，单位：Hz。 4)、周期和频率之间的关系： f=1/T
同相：频率相同、初相相同(即相差为0）的两个振子振动步调完全相同
反相：频率相同、相差为π 的两个振子振动步调完全相反
A与B同相 A与C反相

大一简谐运动知识点归纳

大一简谐运动知识点归纳简谐运动是物理学中一个重要的概念，它是指物体在受到一个恢复力（即与偏离平衡位置成正比的力）作用下以一定频率做往复振动的运动。

简谐运动具有许多特点和规律，本文将对大一学生需要掌握的简谐运动知识点进行归纳和总结。

一、简谐运动的基本特点简谐运动的基本特点包括：振动物体的周期、频率、振幅和相位。

周期指的是一个完整振动所需要的时间，通常用T表示，单位是秒。

频率指的是单位时间内完成的振动次数，通常用f表示，单位是赫兹（Hz）。

振幅表示振动物体偏离平衡位置的最大距离。

相位表示振动物体当前所处的状态。

二、简谐运动的描述简谐运动可以通过各种方式进行描述。

其中，最常用的是通过位移-时间图、速度-时间图和加速度-时间图。

位移-时间图是一条曲线，横轴表示时间，纵轴表示位移，它能够直观地展示振动物体的运动情况。

速度-时间图和加速度-时间图同样是使用时间作为横轴，但纵轴分别表示速度和加速度。

三、简谐运动的数学表示简谐运动可以通过使用正弦函数或余弦函数进行数学表示。

设物体的位移为x，时间为t，角频率为ω，初相位为φ，则简谐运动的数学表示可以写为：x = A * sin(ωt + φ)或x = A * cos(ωt + φ)其中，A表示振幅，ω表示角频率，φ表示相位。

这两种表示方式是等效的，可以根据需要选择其中一种进行使用。

四、简谐运动的能量简谐运动的能量由势能和动能组成。

势能是指振动物体由于位置发生变化而具有的能量，动能是指振动物体由于速度发生变化而具有的能量。

在简谐运动中，势能和动能之间相互转化，总能量不变。

五、简谐运动的共振共振是指在外力作用下，当物体的振动频率与外力频率接近或相等时，振幅达到最大的现象。

共振可以放大物体的振动，使其接收到更多的能量。

然而，如果超过物体的势能极限，共振可能会导致物体破坏。

六、简谐运动的应用简谐运动在生活和工程中有着广泛的应用。

例如，钟表的摆锤运动、弹簧振子的振动、音叉的振动等都是简谐运动的实例。

2.2 简谐运动的描述

(1)明确表达式中各物理量的意义，可直接读出振幅、圆频率、初相。
(2)
2
＝2πf 是解题时常涉及到的表达式。
T
像，会使解答过程简捷、明了。
(3)解题时画出其振动图
课堂评价
1.如图所示为A、B 两个简谐运动的位移—时间图像。试根据图像写出：
⑴A 的振幅、周期；B 的振幅、周期。
⑵试写出这两个简谐运动的位移随时间变化的衡位置为点O，在B、C之间做简谐运动。B、C相
距20cm。小球经过B点开始计时，经过0.5s首次到达C点。
⑴画出小球在第一个周期内的x-t图像。
⑵求5s内小球通过的路程及5s末小球的位移。
C
考虑：①对称性
②周期性
O
B
x
总结：用简谐运动位移表达式解答振动问题的方法
⑶在时间t ＝0.05s时两质点的位移分别是多少？
参考答案
(1)由题图知：A 的振幅是0.5 cm，周期是0.4 s；
B 的振幅是0.2 cm，周期是0.8 s。
(2) xA＝0.5sin(5πt＋π)cm

xB＝0.2 sin(2.5πt＋ ) cm
(3) xA＝－
2
4
2
cm xB ＝
5
0.2sin π
1
T
f
2

2f
T
3.周期与振幅关系
探究：如图是竖直悬挂的弹簧振子，向下拉开一段距离A使其做简谐运动。
⑴是否振幅A越大，运动的周期T也越大?
⑵给你一个秒表，应该如何测量周期T？请验证你的猜想。
演示：测量小球振动的周期
结论：在简谐运动中，一个确定的振动系统的周期由振动系统本身的因素决定，
与振幅无关。

简谐运动的描述和回复力

2 x A sin （ t 0）初相 T
振幅
周期
回复力
能量
第三节简谐运动的
物体做简谐运动时，所受的合力有什么特点？
A X F A C X A C O
O
B X F
O
F
D
B
A
C
O F
D X D
B
D
B
A
C
O
B
A
C
O
F
D
B X
A
C X
O F
D
B
A
C
O
D
B
A
C
O
D
B
一、简谐运动的回复力
设时间从t1增加到t 2的过程中sin （t ）循环一次，即周期为
代表简谐运动的频率
当（ωt+φ）确定时，sin （ωt+φ）的值也就确定 φ 了，所以（ωt+φ）代表了简谐运动的质点此时正处于一个运动周期中的哪个状态，可见（ωt+φ）代表简谐运动的相位。
φ是t=0时的相位，称做初相位，或初相。
第2节
简谐运动的描述
第11章
机械振动
一、描述简谐运动的物理量
振动范围
振幅
′
振幅 :振动物体离开平衡位置的最大距离。
振幅的两倍表示的是振动的物体运动范围的大小。
一、描述简谐运动的物理量
周期和频率
′
振子从O→A→O→A′→O是一个完整的振动过程，称为一次全振动。做简谐运动的物体完成一次全振动所需要的时间，叫做振动的周期，单位时间内完成全振动的次数，叫做振动的频率。
方向总是背离平衡位置.
(2)方向:

简谐运动的描述

简谐运动的描述引言简谐运动是物理学中一种重要的运动形式，它在自然界和工程领域中都有广泛的应用。

本文将对简谐运动进行详细描述，并深入探讨其特征、数学表达以及应用。

定义简谐运动是一种周期性运动，其特点是运动体沿着某个轴线上往复振动，并且振动的加速度与位移成正比，且恒定。

在简谐运动中，运动体会围绕平衡位置作周期性的振动，如弹簧振子、摆锤等。

特征简谐运动有以下几个主要特征：1.振幅（Amplitude）：振幅是指运动体离开平衡位置的最大位移。

它决定了简谐运动的最大振幅。

2.周期（Period）：周期是指运动体完成一次完整振动所需的时间。

它与频率的倒数成正比，可以用公式T = 1/f来表示，其中T代表周期，f代表频率。

3.频率（Frequency）：频率是指运动体单位时间内振动的次数。

它与周期的倒数成正比，可以用公式f = 1/T来表示，其中f代表频率，T代表周期。

4.相位（Phase）：相位是指简谐运动的偏移值，用角度来度量。

在简谐运动中，相位角随时间而变化，可以用公式θ = ωt来表示，其中θ代表相位角，ω代表角频率，t代表时间。

5.动能和势能：在简谐运动中，运动体会交替转化为动能和势能。

当运动体离开平衡位置时，具有最大位移和最大动能；当运动体接近平衡位置时，具有最小位移和最小动能，但具有最大势能。

数学表达简谐运动的数学表达可以通过以下公式得到：1.位移（Displacement）：\[x(t) = A \cos(\omega t + \phi)\] 其中，x代表位移，A代表振幅，ω代表角频率（ω = 2πf），t代表时间，φ代表相位角。

2.速度（Velocity）：\[v(t) = -A \omega \sin(\omega t + \phi)\] 其中，v代表速度，A代表振幅，ω代表角频率（ω = 2πf），t代表时间，φ代表相位角。

3.加速度（Acceleration）：\[a(t) = -A \omega^2 \cos(\omega t + \phi)\] 其中，a代表加速度，A代表振幅，ω代表角频率（ω = 2πf），t代表时间，φ代表相位角。

简谐运动的描述ppt课件

2.2
简谐运动的描述
目录
CONTENTS
1
简谐运动的表达式
2
描述简谐运动的物理量
3
简谐运动的周期性和对称性
4
简谐运动振幅与路程的关系
有些物体的振动可以近似为简谐运
动，做简谐运动的物体在一个位置附近
不断地重复同样的运动。如何描述简谐
运动的这种独特性呢？
知识回顾：
简谐运动的位移图像是一条正弦曲线。
全振动的特点：①位移和速度都会到初状态 ②路程等于4A
②周期：做简谐运动的物体完成一次全振动所需要的时间，用T表示，
单位：s.
③ 频率：单位时间内完成全振动的次数，用f表示，单位：Hz.
周期T与频率f的关系是T＝
知道即可：弹簧振子的周期由哪些因素决定?
周期公式： T 2
m
k
弹簧振子周期（固有周期）和频率由振动系统本身的因素决定（振子的质量m和弹
②若△ = 2 − 1＜0，振动2的相位比1落后△ 。
4.同相与反相：
（1）同相：相位差为零

△ = 2( = 0，1，2， … )

（2）反相：相位差为
△ = (2 + 1)( = 0，1，2， … )

A与B同相
A与C反相
A与D异相
相位差90°
＝（＋）
一、简谐运动的表达式
相位
x A sin(t )
振幅
圆频率
初相位
二、描述简谐运动的物理量
＝（＋）
1.振幅：（1）定义：振动物体离开平衡位置的最大距离。
振幅
O
振幅
（2）物理意义：振幅是描述振动强弱的物理量。

高中物理：简谐运动

高中物理：简谐运动【知识点的认识】简谐运动1．定义：如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图象是一条正弦曲线，这样的振动叫简谐运动。

2．简谐运动的描述（1）描述简谐运动的物理量①位移x：由平衡位置指向质点所在位置的有向线段，是矢量。

②振幅A：振动物体离开平衡位置的最大距离，是标量，表示振动的强弱。

③周期T和频率f：物体完成一次全振动所需的时间叫周期，而频率则等于单位时间内完成全振动的次数，它们是表示振动快慢的物理量。

二者互为倒数关系。

（2）简谐运动的表达式x＝Asin（ωt+φ）。

（3）简谐运动的图象①物理意义：表示振子的位移随时间变化的规律，为正弦（或余弦）曲线。

②从平衡位置开始计时，函数表达式为x＝Asinωt，图象如图1所示。

从最大位移处开始计时，函数表达式为x＝Acosωt，图象如图2所示。

3．简谐运动的回复力（1）定义：使物体返回到平衡位置的力。

（2）方向特点：回复力的大小跟偏离平衡位置的位移大小成正比，回复力的方向总指向平衡位置，即F＝﹣kx。

4．简谐运动的能量简谐运动过程中动能和势能相互转化，机械能守恒，振动能量与振幅有关，振幅越大，能量越大。

5．简谐运动的两种基本模型弹簧振子（水平）单摆模型示意图条件忽略弹簧质量、无摩擦等阻力细线不可伸长、质量忽略、无空气等阻力、摆角很小平衡位置弹簧处于原长处最低点回复力弹簧的弹力提供摆球重力沿与摆线垂直（即切向）方向的分力周期公式T ＝2π（不作要求）T ＝2π能量转化弹性势能与动能的相互转化，机械能守恒重力势能与动能的相互转化，机械能守恒【命题方向】常考题型是考查简谐运动的概念：简谐运动是下列哪一种运动（）A ．匀变速运动B ．匀速直线运动C ．变加速运动D ．匀加速直线运动分析：根据简谐运动的加速度与位移的关系，分析加速度是否变化，来判断简谐运动的性质，若加速度不变，是匀变速直线运动；若加速度变化，则是变加速运动。

解：根据简谐运动的特征：a ＝﹣，可知物体的加速度大小和方向随位移的变化而变化，位移作周期性变化，加速度也作周期性变化，所以简谐运动是变加速运动。

简谐运动的描述

简谐运动的描述一、简谐运动的概念和特征简谐运动是一种重要的周期性运动，它可以在自然界和人-made系统中观察到。

简谐运动的特征包括：1.周期性：简谐运动是一个重复的过程，物体会在规律的时间间隔内重复相同的运动。

2.能量守恒：简谐运动中物体的总能量保持不变，由动能和势能相互转化，但总能量始终保持恒定。

3.线性回复：简谐运动中，物体的回复力与它的偏离程度成正比，且方向相反，符合胡克定律。

4.最大回复力和最大速度的时刻不一致：简谐运动中，最大回复力与最大速度不会同时发生，它们的时刻相差1/4个周期。

二、简谐运动的数学描述简谐运动可以使用如下的数学描述：一维简谐运动的位移-时间关系：x=Acos(ωt+ϕ)其中， - A为振幅，表示物体偏离平衡位置的最大距离。

- ω为角频率，表示单位时间内的相位变化量。

- t为时间。

- φ为初相位，表示在t=0时刻的位相。

一维简谐运动的速度-时间关系：v=−ωAsin(ωt+ϕ)一维简谐运动的加速度-时间关系：a=−ω2Acos(ωt+ϕ)三、简谐运动的力学模型简谐运动可以通过一维弹簧振子来进行力学建模。

弹簧振子由一个弹簧和一个质量块组成。

当质量块受到外力扰动后，它会围绕平衡位置做简谐振动。

1.弹簧的自由长度为L，当质量块偏离平衡位置时，弹簧受到回复力，使得质量块回到平衡位置。

2.弹簧回复力与质量块的偏离程度成正比，符合胡克定律：F=−kx其中， - F为回复力的大小。

- k为弹簧的劲度系数，描述了弹簧的刚度和回复力的大小。

- x为质量块偏离平衡位置的距离。

四、简谐运动的频率和周期简谐运动的频率和周期和与力学模型中的角频率相关。

频率：简谐运动的频率表示单位时间内完成一个完整周期的次数，用hertz（Hz）作为单位，频率等于角频率除以2π。

周期：简谐运动的周期表示完成一个完整周期所需要的时间，用秒（s）作为单位，周期等于角频率的倒数。

五、简谐运动的实际应用简谐运动是自然界和人-made系统中普遍存在的一种运动形式，其应用十分广泛。

简谐运动的描述课件

详细描述
能量图是用来描述简谐运动时振子的能量随时间变化的图像。这个图像通常以时间为横坐标，以振子的能量为纵坐标。在能量图中，我们可以看到振子的能量是如何随时间变化的，以及在运动过程中能量的转换和损耗。
05
简谐运动的实例分析
单摆的简谐运动
定义
单摆是一种理想的物理模型，由一根固定在一端的轻杆或细线，另一端悬挂质量块组成。
《简谐运动的描述课件》
2023-10-30
目录
• 简谐运动概述 • 简谐运动的基本概念 • 简谐运动的公式与计算 • 简谐运动的图像描述 • 简谐运动的实例分析 • 简谐运动的总结与展望
01
简谐运动概述
简谐运动的定义
简谐运动的定义
简谐运动是指物体在一定范围内周期性地来回运动，其运动轨迹呈现为正弦或余弦函数的形状。这种运动是自然界中最简单、最基本的周期性运动之一。
高阶效应
对于一些高阶的振动系统，除了振幅和频率的变化外，还需要考虑高阶效应的影响。高阶效应会导致系统的响应呈现出更为复杂的特性。
未来对简谐运动的研究方向与价值
研究方向
未来对简谐运动的研究方向主要包括：研究更为复杂的振动系统，例如多自由度振动系统和耦合振动系统；研究更为精细的振动模型，例如包含更多影响因素和非线性效应的模型；研究更为高效的求解方法，例如能够处理大规模数据和复杂情况的数值方法。
加速度与速度
加速度
在简谐运动中，振子的速度会不断变化，因此加速度也会不断变化。加速度是描述速度变化快慢的物理量。
速度
在简谐运动中，振子的位置不断变化，因此速度也会不断变化。速度是描述物体运动快慢的物理量。
位移与回复力
位移
在简谐运动中，振子的位置会不断变化，这种变化称为位移。位移是描述物体位置变化的物理量。

第2节-简谐运动的描述

4）、振子振动范围旳大小，就是振幅旳两倍2A
区别振幅和位移
对于一种给定旳振动：
1、振子旳位移是偏离平衡位置旳距离，故时刻在变化；但振幅是不变旳。 2、位移是矢量，振幅是标量，它等于最大位移旳数值。
想一想
振子旳运动最明显旳特点是什么？
往复性-反复性-周期性
全振动
1）、一次全振动：振子在AA/之间振动，O为平衡位置。
在一次全振动过程中，一定是振子连续两次以相同速度经过同一点所经历旳过程。
看一看两个振子旳运动快慢有何不同？
2、周期和频率
1)、描述振动快慢旳物理量
2)、周期T：做简谐运动旳物体完毕一次全振
动所需旳时间，单位：s。
3)、频率f：单位时间内完毕旳全振动旳次数，单位：Hz。
4)、周期和频率之间旳关系：
s
s
x=10sin(2πt+π/2) (cm)
科学漫步——月相
1、伴随月亮每天在星空中自西向东移动，在地球上看，它旳形状从圆到缺，又从缺到圆周期性地变化着，周期为29.5天，这就是月亮位相旳变化，叫做月相。
2、伴随月亮相对于地球和太阳旳位置变化，使它被太阳照亮旳一面有时朝向地球，有时背向地球；朝向地球旳月亮部分有时大某些，有时小某些，这么就出现了不同旳月相。
有频率。
T 2 m k
二、简谐运动旳体现式
简谐运动旳位移-时间关系振动图象：正弦曲线
振动方程：x Asin(t )
二、简谐运动旳体现式
相位
x Asin(t )
振幅
圆频率 2 2f 初相位
T
x Asin( 2 t ) Asin(2ft )
T
振动方程
中各量含义：

简谐运动的描述

简谐运动的描述简谐运动的描述简谐运动是指一个物体在一个恒定的力场中做周期性的振动。

它是一种特殊的振动，具有周期性、稳定性和可预测性等特点。

简谐运动在自然界和工业生产中都有广泛应用，如弹簧振子、钟摆、电磁波等。

一、简谐运动的基本概念1.1 振幅振幅是指简谐运动中物体从平衡位置最大偏离距离。

通常用字母A表示，单位为米（m）。

1.2 周期周期是指简谐运动中物体完成一次完整振动所需要的时间。

通常用字母T表示，单位为秒（s）。

1.3 频率频率是指单位时间内完成的振动次数。

通常用字母f表示，单位为赫兹（Hz）。

1.4 相位相位是指在同一时刻内处于不同状态的两个物体之间的时间差。

相位差可以用角度来表示，通常用字母Φ表示。

二、简谐运动的数学描述2.1 速度与加速度公式对于简谐运动而言，速度和加速度分别可以用以下公式来计算：v = Aωcos(ωt + Φ)a = -Aω^2sin(ωt + Φ)其中，ω为角速度，可以用以下公式计算：ω = 2πf2.2 位移公式对于简谐运动而言，物体的位移可以用以下公式来计算：x = Acos(ωt + Φ)其中，A为振幅，Φ为相位差。

三、简谐运动的特点3.1 周期性简谐运动具有周期性，即物体在恒定的力场中做周期性的振动。

物体完成一次完整振动所需要的时间是固定的。

3.2 稳定性简谐运动具有稳定性，即物体在恒定的力场中做周期性的振动时，其运动状态是稳定并可预测的。

3.3 可预测性由于简谐运动具有稳定性和周期性，因此可以精确地预测物体在未来某一时刻所处的位置、速度和加速度等状态。

四、简谐运动的应用4.1 弹簧振子弹簧振子是一种常见的简谐振动系统。

它由一个质量和一个弹簧组成，在重力作用下进行周期性振动。

弹簧振子广泛应用于工业生产中的测量和控制系统中。

4.2 钟摆钟摆是一种通过重力驱动的简谐振动系统。

它由一个重物和一个支架组成，在重力作用下进行周期性振动。

钟摆广泛应用于时间测量、科学研究和导航等领域。

简谐运动的知识点总结

简谐运动的知识点总结下面是简谐运动的几个重要知识点总结：1. 简谐运动的定义简谐运动是指一个物体在恢复力的作用下，沿着直线或围绕固定轴线做周期性往复运动的一种特殊形式。

在简谐运动中，物体的加速度与位移呈线性关系，且恢复力与位移成正比。

2. 简谐运动的特征简谐运动有两个主要特征：周期性和振幅。

周期性指的是物体完成一次往复运动所需的时间，而振幅则是指往复运动的最大位移。

3. 简谐运动的数学描述简谐运动可以用正弦函数或余弦函数进行数学描述。

如果物体的位移沿着x轴方向变化，则其数学描述可以写为：x(t) = A * cos(ωt + φ)，其中A是振幅，ω是角频率，t是时间，φ是初相位。

4. 弹簧振子的简谐运动弹簧振子是最典型的简谐运动系统之一。

当物体沿着弹簧的轴线上下振动时，其运动符合简谐运动的规律。

弹簧振子的周期T和角频率ω与弹簧的劲度系数k和质量m有密切关系。

5. 摆动的简谐运动摆动是另一个常见的简谐运动系统。

在重力的作用下，摆锤沿着一定的轨迹做周期性摆动，其运动也符合简谐运动的规律。

摆动的周期T和角频率ω与摆锤的长度l有密切关系。

6. 简谐运动的能量在简谐运动过程中，物体具有动能和势能，并且二者之和保持不变。

当物体位于最大位移处时，动能最大，势能最小；当位于最大位移的相反方向时，势能最大，动能最小。

7. 简谐运动的受力分析在简谐运动中，物体所受的恢复力与位移成正比，且与速度成反比。

这种受力形式被称为胡克定律，可以用F = -kx来描述，其中F是恢复力，k是弹簧或系统的劲度系数，x是位移。

8. 简谐运动的阻尼和受迫振动在实际情况下，简谐运动可能会受到阻尼和外力的影响，这时的简谐运动被称为阻尼振动和受迫振动。

阻尼振动是指系统中存在摩擦力或阻尼元件的情况，会使振动逐渐减弱直至停止；受迫振动是指系统受到外力驱动振动，外力的频率与系统的固有频率相近时，会出现共振现象。

9. 简谐运动的应用简谐运动在物理学和工程学中有广泛的应用，例如弹簧减震器、机械振动系统、音叉和声波振动等。

振动与波动第1讲——简谐运动及其描述

m

A cos(t );
M A M0 a n t

O
x
X
初相位： ; 频率： ; 周期： T 速度： m sin( t ) A sin( t )
加速度：a an cos( t ) A 2 cos( t )
图 19
O x
解：k = m0g / Dl

0.1 9.8 N/m 12 .25 N/m 0.08
图 19
12.25 1 k/m s 7 s 1 0.25
21 2 A x v / 4 ( ) cm 5 cm 7
2 0 2 0 2 2
O x
tg v 0 /( x0 ) (21) /(4 7) 3 / 4
2
mg
0 cos(t )
2、复摆
d M mgl sin J 2 , dt 2 d mgl mgl sin 2 J dt J
2
O

l
C
mg

( 要求 5 )
可见
mgl / J , mgl / J ,
2
2 J T 2 , mgl
作业：做习题6.3、6.4、6.10、6.18；预习：§6.4-6.7 复习：本讲
0 cos(t )
四、旋转矢量图示法
1、旋转矢量图示法旋转矢量作匀速圆周运动的质点对圆心O的矢径。旋转矢量图示法
M A
t
O

M0
X
用旋转矢量及质点运动的相关物理量形象地表示简谐运动的物理量的方法。
四、旋转矢量图示法

简谐运动的描述课件

思路分析:正确理解简谐运动的表达式中各个字母所代表的物
理意义是解题的关键。由简谐运动的表达式我们可以直接读出振动
的振幅 A、圆频率 ω(或周期 T 和频率 f)及初相 φ0。
解析:振幅是标量,A、B 的振幅分别是 3 m、5 m,选项 A 错误;A、
2π
B 的周期均为 T=100 s=6.28×10-2 s,选项 B 错误;因为 TA=TB,所以
看,为什么?

1
2

答案:当为整数或的奇数倍时,t 时间内通过的路程仍为 ×4A,

1
2

但如果不是整数,且余数不为时,则路程不一定等于 ×4A。譬如,余
1
1
数为 ,则 T
4
4
内通过的路程,运动起点不同,路程就会不同,只有起点在
平衡位置或最大位移处时其通过的路程才等于一个振幅(A)。
此时对框架进行受力分析,可知弹簧向上的弹力恰等于框架的重力,
由此可得弹簧的压缩量。根据振幅的定义,找出平衡位置,则振幅可
求。
解析:框架的重力为 Mg,只有当铁球处在最高位置、弹簧被压缩、
框架受到竖直向上的弹力等于 Mg 时,框架对桌面的压力才恰好减
小为零。根据胡克定律,此时弹簧被压缩

Δl= ,铁球静止(处于平衡)
初始状态相同。
②时间特征:历时一个周期。
③路程特征:振幅的 4 倍。
④相位特征:增加 2π。
2.简谐运动中振幅和几个物理量的关系
(1)振幅和振动系统的能量:对一个确定的振动系统来说,系统能
量仅由振幅决定。振幅越大,振动系统的能量越大。
(2)振幅与位移:振动中的位移是矢量,振幅是标量。在数值上,

2 简谐运动的描述

2 简谐运动的描述一、描述简谐运动的物理量1.振幅：振动物体离开平衡位置的最大距离.2.全振动(如图1所示)图1类似于O →B →O →C →O 的一个完整的振动过程. 3.周期和频率 (1)周期①定义：做简谐运动的物体完成一次全振动所需要的时间. ②单位：国际单位是秒(s). (2)频率①定义：单位时间内完成全振动的次数. ②单位：赫兹(Hz). (3)T 和f 的关系：T ＝1f .4.相位描述周期性运动在各个时刻所处的不同状态. 二、简谐运动的表达式简谐运动的一般表达式为x ＝A sin(ωt ＋φ).1.x 表示振动物体相对于平衡位置的位移；t 表示时间.2.A 表示简谐运动的振幅.3.ω叫做简谐运动的“圆频率”，表示简谐运动的快慢，ω＝2πT＝2πf (与周期T 和频率f 的关系). 4.ωt ＋φ代表简谐运动的相位，φ表示t ＝0时的相位，叫做初相位(或初相). 5.相位差若两个简谐运动的表达式为x 1＝A 1sin(ωt ＋φ1)，x 2＝A 2sin(ωt ＋φ2)，则相位差为 Δφ＝(ωt ＋φ2)－(ωt ＋φ1)＝φ2－φ1.一、描述简谐运动的物理量 1.对全振动的理解(1)全振动的定义：振动物体以相同的速度相继通过同一位置所经历的过程，称为一次全振动. (2)全振动的四个特征：①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. ②时间特征：历时一个周期. ③路程特征：振幅的4倍. ④相位特征：增加2π. 2.对周期和频率的理解(1)周期(T )和频率(f )都是标量，反映了振动的快慢，T ＝1f ，即周期越大，频率越小，振动越慢.(2)一个振动系统的周期、频率由振动系统决定，与振幅无关. 3.对振幅的理解(1)振动物体离开平衡位置的最大距离. (2)振幅与位移的区别 ①振幅等于最大位移的数值.②对于一个给定的振动，振动物体的位移是时刻变化的，但振幅是不变的. ③位移是矢量，振幅是标量. (3)路程与振幅的关系①振动物体在一个周期内的路程为四个振幅. ②振动物体在半个周期内的路程为两个振幅. ③振动物体在14个周期内的路程不一定等于一个振幅.例1 如图2所示，将弹簧振子从平衡位置下拉一段距离Δx ，释放后振子在A 、B 间振动，且AB ＝20 cm ，振子由A 首次到B 的时间为0.1 s ，求：图2 (1)振子振动的振幅、周期和频率； (2)振子由A 到O 的时间；(3)振子在5 s 内通过的路程及偏离平衡位置的位移大小.例2 (多选)(2018·嘉兴市高二第一学期期末)如图3所示为一质点的振动图象，曲线满足正弦变化规律，则下列说法中正确的是( )图3 A.该振动为简谐振动 B.该振动的振幅为10 cmC.质点在前0.12 s 内通过的路程为20 cmD.0.04 s 末，质点的振动方向沿x 轴负方向二、简谐运动表达式的理解2.从表达式x ＝A sin (ωt ＋φ)体会简谐运动的周期性.当Δφ＝(ωt 2＋φ)－(ωt 1＋φ)＝2n π时，Δt ＝2n πω＝nT ，振子位移相同，每经过周期T 完成一次全振动.3.从表达式x ＝A sin (ωt ＋φ)体会特殊点的值.当(ωt ＋φ)等于2n π＋π2时，sin (ωt ＋φ)＝1，即x ＝A ；当(ωt ＋φ)等于2n π＋3π2时，sin (ωt ＋φ)＝－1，即x ＝－A ；当(ωt ＋φ)等于n π时，sin (ωt ＋φ)＝0，即x ＝0.例3 (多选)一弹簧振子A 的位移x 随时间t 变化的关系式为x ＝0.1sin 2.5πt ，位移x 的单位为m ，时间t 的单位为s.则( )A.弹簧振子的振幅为0.2 mB.弹簧振子的周期为1.25 sC.在t ＝0.2 s 时，振子的运动速度为零D.若另一弹簧振子B 的位移x 随时间t 变化的关系式为x ＝0.2sin (2.5πt ＋π4)，则A 滞后B π4三、简谐运动的周期性和对称性如图4所示图4(1)时间的对称①物体来回通过相同两点间的时间相等，即t DB ＝t BD .②物体经过关于平衡位置对称的等长的两线段的时间相等，图中t OB ＝t BO ＝t OA ＝t AO ，t OD ＝t DO ＝t OC ＝t CO . (2)速度的对称①物体连续两次经过同一点(如D 点)的速度大小相等，方向相反.②物体经过关于O 点对称的两点(如C 与D )时，速度大小相等，方向可能相同，也可能相反. (3)位移的对称①物体经过同一点(如C 点)时，位移相同.②物体经过关于O 点对称的两点(如C 与D )时，位移大小相等、方向相反.利用简谐运动图像理解简谐运动的对称性(1)相隔Δt ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫n ＋12T (n ＝0,1,2，…)的两个时刻，弹簧振子的位置关于平衡位置对称，位移等大反向，速度也等大反向。

简谐运动知识点总结

引言概述：简谐运动是物理学中的一个重要概念，它在生活中随处可见。

本文将对简谐运动的知识进行总结，以帮助读者全面理解和掌握简谐运动的相关概念和特性。

正文内容：一、简谐运动的定义与描述1.简谐运动的定义：简谐运动是指物体在一个恢复力作用下沿直线或者围绕固定轴线进行的运动，其加速度与位移成正比且反向相同。

2.简谐运动的描述：简谐运动可以用位移、速度、加速度等物理量对其进行描述，其中位移随时间的变化呈正弦函数。

二、简谐运动的特性1.周期性：简谐运动具有周期性，即物体在一次完整运动中所经历的时间是一定的。

2.频率：简谐运动的频率是指单位时间内完成的运动周期数，其与周期有倒数关系。

3.振幅：简谐运动的振幅是指物体在运动过程中离开平衡位置的最大位移。

4.相位：简谐运动的相位是指物体在简谐运动中的位置关系，可以通过相位角来描述。

5.能量守恒：简谐运动中，机械能守恒，包括动能和势能的转化。

三、简谐振动的数学表达1.位移方程：简谐运动可以通过位移方程进行数学表达，一般形式为x(t)=Asin(ωt+φ)，其中A为振幅，ω为角频率，φ为初相位。

2.速度和加速度方程：简谐运动的速度和加速度可以通过对位移方程分别进行一次和两次时间导数得到。

四、简谐振动的应用1.机械振动：简谐振动在机械工程中有广泛应用，如弹簧振子、钟摆等。

2.电磁振动：简谐振动在电磁学中的应用包括交流电路中的振荡器、天线振动等。

3.光学振动：简谐振动在光学中的应用包括光的偏振、干涉等现象。

4.生物振动：简谐振动在生物学中有许多应用，如心脏的收缩与舒张、呼吸等。

5.音乐演奏：音乐演奏中的乐器振动可以用简谐振动进行描述，如弦乐器、风笛等。

五、简谐振动的干扰和共振1.干扰：两个简谐振动相互作用可以产生干扰，如合成振动和干涉现象。

2.共振：当外界周期性力与物体的固有振动频率相同或接近时，会发生共振现象，产生巨大振幅。

总结：通过对简谐运动的定义与描述、特性、数学表达、应用以及干扰和共振的介绍，我们可以更全面地理解和掌握简谐运动的相关知识。