高中物理機械振動課件

簡諧運動(jiǎnxiéyùndònɡ)機械振動Simpleharmonicmotion第一頁，共21頁。1振子以O點為中心在水平桿方向做往復運動。振子由B點開始運動，經(jīng)過O點運動到C點，由C點再經(jīng)過O點回到B點，且OC等于OB,此后振子不停地重復這種往復運動。以上(yǐshàng)裝置稱為彈簧振子。第二頁，共21頁。2彈簧(tánhuáng)振子定義：指理想化處理(chǔlǐ)后的彈簧與小球組成的系統(tǒng)。第三頁，共21頁。3彈簧振子(zhènzǐ)的理想化條件〔1〕彈簧(tánhuáng)的質(zhì)量比小球的質(zhì)量小得多，可以認為質(zhì)量集中于振子〔小球〕?！?〕小球需體積很小，可當做質(zhì)點(zhìdiǎn)處理。〔3〕忽略一切摩擦及阻力作用。〔4〕小球從平衡位置拉開的位移在彈性限度內(nèi)。第四頁，共21頁。4一、機械振動1、定義(dìngyì)：物體〔或物體的一局部〕在某一中心位置兩側所做的往復運動，就叫做機械振動〔振動〕第五頁，共21頁。52、機械振動的主要特征是：固定的中心位置——平衡位置周期性往復〔時間(shíjiān)、空間不斷重復〕3、產(chǎn)生(chǎnshēng)振動必要條件：每當物體(wùtǐ)離開平衡位置就會受到回復力的作用。第六頁，共21頁。6機械振動是生活中常見的運動(yùndòng)形式第七頁，共21頁。7第八頁，共21頁。8回復(huífù)力振子在振動過程中，所受重力與支持力平衡，振子在離開平衡位置O點后，只受到彈簧的彈力作用，這個力的方向總是指向(zhǐxiànɡ)平衡位置，所以稱為回復力。第九頁，共21頁。9想一想這兩種說法正確嗎？振動物體始終受到回復力作用(zuòyòng)？水面浮木上下振動時受到重力、水的浮力和回復力作用(zuòyòng)？第十頁，共21頁。10胡克定律(húkèdìnɡlǜ)在彈簧發(fā)生彈性形變時，彈簧振子的回復力F與振子偏離(piānlí)平衡位置的位移x大小成正比，且方向總是相反，即：這個關系(guānxì)在物理學中叫做胡克定律第十一頁，共21頁。11思考(sīkǎo)與討論OABOABCDOABCDOABCDOABCD物體做簡諧運動的過程(guòchéng)中，各物理量如何變化？OABCDOABCDOABCDOBCDAXXXXXXFFFFFF第十二頁，共21頁。12物理量變化過程BOOB’B’OOB

位移（X）方向大小回復力（F）加速度（a）方向大小速度（V）方向大小向右減小向左減小向左增大(zēnɡdà)向左增大(zēnɡdà)向右增大(zēnɡdà)向左減小向左減小向右減小向右增大向右增大向左增大向右減小OB’B第十三頁，共21頁。13想一想簡諧振動物體向平衡位置運動時a減小V也減?。亢喼C振動物體向平衡位置運動時a、V方向總是和位移方向相反(xiāngfǎn)？簡諧振動物體向平衡位置運動時回復力總是跟a反向？和V反向？和位移反向？簡諧振動物體經(jīng)過同一位置時向心力、加速度、速度各有幾種可能性？第十四頁，共21頁。14例1、圖所示為一彈簧振子，O為平衡位置，設向右為正方向，振子在B、C之間振動時〔〕A．B至O位移(wèiyí)為負、速度為正B．O至C位移(wèiyí)為正、加速度為負C．C至O位移(wèiyí)為負、加速度為正D．O至B位移(wèiyí)為負、速度為負OCBC第十五頁，共21頁。15三、描述(miáoshù)簡諧運動特征的物理量1、全振動(zhèndòng)：振動(zhèndòng)物體往返一次〔以后完全重復原來的運動〕的運動，叫做一次全振動(zhèndòng)。2、振幅〔A〕：振動物體離開平衡位置的最大距離，叫做振幅，用A表示，單位為長度單位單位，在國際單位制中為米〔m〕，振幅是描述振動強弱的物理量，振幅大表示振動強，振幅小表示振動弱。振幅的大小(dàxiǎo)反映了振動系統(tǒng)能量的大小(dàxiǎo)。第十六頁，共21頁。163、周期：做簡諧運動的物體完成一次全振動所需要的時間，叫做(jiàozuò)振動的周期用T表示，單位為時間單位，在國際單位制中為秒〔s〕。4、頻率(pínlǜ)：單位時間內(nèi)完成全振動的次數(shù)，叫做振動的頻率(pínlǜ)。用f表示，在國際單位制中，頻率(pínlǜ)的單位是赫茲〔Hz〕，三、描述(miáoshù)簡諧運動特征的物理量振動周期是描述振動快慢的物理量，周期越長表示振動越慢，周期越小表示振動越快。頻率是表示振動快慢的物理量，頻率越大表示振動越快，頻率越小表示振動越慢。第十七頁，共21頁。171、振幅是一個標量，是指物體(wùtǐ)偏離平衡位置的最大距離。它沒有負值，也無方向，所以振幅不同于最大位移。2、在簡諧運動中，振幅跟頻率或周期無關。在一個穩(wěn)定的振動中，物體(wùtǐ)的振幅是不變的。3、振動物體(wùtǐ)在一個全振動過程中通過的路程等于4個振幅，在半個周期內(nèi)通過的路程等于兩個振幅，但在四分之一周期內(nèi)通過的路程不一定等于一個振幅，與振動的起始時刻有關。幾點本卷須知(xūzhī)第十八頁，共21頁。184、振幅與振動的能量有關，振幅越大，能量越大。5、周期與頻率(pínlǜ)的關系：T=1/f6、物體的振動周期與頻率(pínlǜ)，由振動系統(tǒng)本身的性質(zhì)決定，與振幅無關，所以其振動周期稱為固有周期。振動頻率(pínlǜ)稱為固有頻率(pínlǜ)。幾點本卷須知(xūzhī)第十九頁，共21頁。19例2、一個彈簧(tánhuáng)振子的振動周期是，當振子從平衡位置開始向右運動，經(jīng)過時，