高三物理一轮复习 第6章第1课时 机械振动课件 鲁科版.ppt

机械振动机械波 1 机械振动 第六章 一 振幅 周期和频率1 机械振动 物体在附近所做的往复运动 叫做机械振动 通常简称为振动 平衡位置 2 回复力 力的方向跟振子偏离的位移方向相反 总指向 它的作用是使振子能返回平衡位置 所以叫做回复力 3 简谐运动 物体在跟偏离的位移大小成比 并且总指向的回复力的作用下的振动 叫做简谐运动 平衡位置 平衡位置 正 4 振幅 振动物体离开的最大距离 叫做振动的振幅 是振动物体大小的标志 5 周期 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 在国际单位制中 周期的单位是 平衡位置 能量 秒 6 频率 单位时间内完成的全振动的 叫做振动的频率 在国际单位制中 频率的单位是赫兹 符号是 7 简谐运动的表达式 x asin t 0 其中a是 t 0 是 0是t 0时的 即初相位 或初相 次数 hz 振幅 相位 相位 8 简谐运动的周期和频率由振动系统本身的性质所决定 与振动的振幅无关 因此又称为振动系统的固有周期和固有频率 9 简谐运动的图象是以轴为横坐标 轴为纵坐标 表示在不同时刻的位移 时间 位移 同一质点 二 单摆1 如果悬挂小球的细线的伸缩和质量可以忽略 线长又比球的直径大得多 那么这样的装置叫做 它是理想化的物理模型 2 在偏角很小的情况下 单摆所受的与偏离平衡位置的位移成 而方向 单摆做简谐运动 单摆 回复力 正比 相反 3 荷兰物理学家惠更斯研究了单摆的振动 发现单摆做简谐运动的周期跟摆长的二次方根成正比 跟的二次方根成反比 跟摆球质量和振幅无关 并且确定了如下的单摆周期公式 重力加速度 三 简谐运动的能量阻尼振动 受迫振动1 简谐运动的能量 对简谐运动来说 一旦供给振动系统一定的能量 使它开始振动 由于守恒 它就会以一定的振幅永不停息地振动下去 简谐运动是一种理想化的振动 机械能 2 阻尼振动 实际的振动系统不可避免地要受到摩擦力和其他阻力 即受到阻尼的作用 系统克服阻尼的作用做功 系统的机械能就要 振动的振幅也要逐渐 直到最后振动停下来 这种逐渐减小的振动 叫做阻尼振动 损耗 减小 振幅 3 用周期性的外力作用于实际的振动系统 使系统持续地振动下去 这种周期性的外力叫做 物体在这种力的作用下的振动叫做 4 物体做受迫振动时 振动稳定后的频率等于的频率 跟物体的固有频率没有关系 驱动力 受迫振动 驱动力 5 当驱动力的频率等于物体的时 受迫振动的最大 这种现象叫做共振 声音的共振现象通常叫做 固有频率 振幅 共鸣 如图6 1 1所示为用频闪照相的方法拍到的一个水平放置的弹簧振子振动情况 图甲是振子静止在平衡位置的照片 乙图是振子被拉伸到左侧距平衡位置20mm处 放手后向右运动1 4周期内的频闪照片 已知频闪的频率为10hz 求 图6 1 1 弹簧振子的回复力来源及振动规律 1 相邻两次闪光的时间间隔t0 振动的周期t0 2 若振子的质量为20g 弹簧的劲度系数为50n m 则振子的最大加速度是多少 t 1 f 0 1s 即相邻两次闪光的时间间隔为t0 0 1s 振子从最大位移处运动到平衡位置经历时间为0 3s 故振子振动周期t0 1 2s 2 am fm m ka m 50m s2 对简谐运动类问题 应熟练掌握其运动过程和特点 如 对称性 善于利用其规律解题 如 f回 kx等 如图6 1 2所示 劲度系数为k的轻弹簧上端固定一个质量为m的小球 向下压小球后释放 使小球开始做简谐运动 该过程弹簧对水平面的最大压力是1 6mg 图6 1 2 求 1 当小球运动到最高点时 小球对弹簧的弹力大小和方向如何 2 小球做简谐运动的振幅a是多大 1 由题目已知条件可知 弹簧对水平面的最大压力是1 6mg 此时弹簧的弹力应等于1 6mg 处于压缩状态 则此时小球的回复力大小为0 6mg 方向向上 根据简谐运动的对称性可知 当小球运动到最高点时的回复力也是0 6mg 方向向下 小球在最高点受重力和弹簧弹力 经分析得到小球对弹簧的弹力大小为0 4mg 方向向下 2 该简谐运动的平衡位置在弹簧被压缩了x0 mg k处 而小球的最低点在弹簧被压缩了x 1 6mg k处 则振幅为a x x0 0 6mg k 简谐运动的振动方程有一弹簧振子在水平方向上的bc之间做简谐运动 已知bc间的距离为20cm 振子在2s内完成了10次全振动 若从某时刻振子经过平衡位置时开始计时 t 0 经过1 4周期振子有正向最大加速度 1 求振子的振幅和周期 2 写出振子的振动方程 1 振幅a 10cm t s 0 2s 2 设振动方程为y asin t 当t 0时 y 0 则sin 0 得 0或 当再过较短时间 y为负值 所以 又 10 所以振动方程为y 10sin 10 t cm 1 因为从平衡位置开始计时 再经过较短时间位移为负值 故可设振动方程为y asin t即y 10sin10 tcm故本题振动方程可表示为y 10sin 10 t cmy 10sin10 tcmy 10sin 10 t cm 写出图6 1 3中的三个图像的振动方程 图6 1 3 图像为y asinwt 图像为y acoswt 图像为y acoswt 单摆及其周期公式人坐在秋千的踏板上 秋千绳长4 9m 当秋千摆起来 摆角很小 时每以同一方向经过一次最低点 地面上的人就给秋千一个作用力 问 1 地面上的人约每经过多少秒就给秋千一个作用力 估算取两位有效数字 2 如果秋千越荡越高 推秋千的作用力时间间隔会不会显著变大呢 3 如果秋千上的人从坐在踏板上改为站在踏板上 对这个推秋千的作用力的时间间隔会不会有影响呢 4 如果秋千架上同时坐上2个人 对这个推秋千的作用力的时间间隔会不会有影响呢 1 由lg 2 得t 4 4s 2 因为摆角很小 振幅对周期影响不大 秋千高度不会显著影响作用力的时间间隔 3 人站起来重心位置升高 摆长变短