《物理（醫(yī)藥衛(wèi)生類）》 課件 高職 5.1簡諧振動

5.1簡諧振動簡諧振動振幅、周期和頻率共振公園里秋千來回擺動水中的球上下浮動撥動琴弦的顫動一、簡諧振動機械振動是自然界中常見的運動形式之一，這些運動的共同特點是什么呢？我們又應該如何描述這樣的運動呢？

我們把物體(或物體的一部分)在平衡位置（物體靜止時的位置）附近作的往復運動稱之為機械振動，簡稱振動。簡諧振動是最簡單最基本的一種振動。以彈簧振子為例如圖所示，將一個輕質彈簧一端固定，另一端連接一個物體，共同套在光滑的水平橫桿上。如果阻力可以忽略不計，彈簧的質量和物體比較也可以忽略不計，那么，一旦開始振動嗎，系統(tǒng)就會一直持續(xù)振動下去，這種理想化的裝置稱為彈簧振子。包含輕質彈簧和物體的振動系統(tǒng)稱為彈簧振子。物體在跟位移的大小成正比，并且方向總是指向平衡位置的回復力作用下的振動叫做簡諧運動。

在彈簧振子的振動過程中，使彈簧振子產(chǎn)生振動的只是彈簧的彈力，它的作用是使彈簧振子返回平衡位置，這種力稱之為回復力。

根據(jù)胡克定律，彈簧振子的回復力的大小跟彈簧振子的位移成正比：

簡諧運動是最簡單、最基本的機械振動。振動物體的加速度指的是在回復力作用下產(chǎn)生的加速度。加速度的方向總是與回復力方向一致，只能指向平衡位置。

振動物體的位移、速度、加速度振動物體的位移是指由平衡位置指向物體所在位置的有向線段。位移一般用x表示。振動物體的速度與位置有關，在最大位移處，速度為零，在平衡位置，速度最大。速度的方向可能與位移的方向一致，也可能與位移的方向相反。二、振幅、周期和頻率1.振幅物體離開平衡位置的最大距離。振幅是用來描述振動強弱的物理量，用符號A表示。

2.周期物體完成一次全振動所用的時間。周期是表示物體振動的快慢，用符號T表示。

單位：秒（s）3.頻率物體在單位時間內完成全振動的次數(shù)。頻率用符號f

表示。

單位：赫（Hz）三、共振

1.自由振動

理想狀態(tài)下，振動系統(tǒng)不受其他外力作用時的振動稱為自由振動。2.阻尼振動

在實際振動過程中，振動系統(tǒng)因克服外界阻力做功而不斷消耗能量，振幅會不斷減小，最終完全停止下來。這種振幅隨時間逐漸減小的振動稱為阻尼振動。如圖所示：做一做：觀察和研究受迫振動的頻率如圖所示裝置，可以用來研究受迫振動。接通電源后，架子上的電動機會帶動偏心輪給下面的兩組彈簧和鉤碼組成的振動系統(tǒng)施加周期性的驅動力，使鉤碼做受迫振動。通過調節(jié)和改變電動機的轉速，可以改變驅動力的頻率。觀察和研究鉤碼做受迫振動時的頻率與驅動力頻率的關系。3.受迫振動

振動系統(tǒng)在驅動力作用下的持續(xù)振動稱為受迫振動。實驗證明：物體做受迫振動穩(wěn)定后，物體受迫振動的頻率等于驅動力的頻率，與物體的固有頻率無關。受迫振動演示儀做一做：受迫振動的振幅和驅動力的頻率關系

通過改變金屬球的擺動長度，可以調節(jié)驅動力的頻率，振動穩(wěn)定后觀察塑料球的振幅大小。通過觀察和比較，歸納和總結受迫振動的