高中物理机械振动课件

1、 4.C4.C 简谐运动简谐运动机械振动机械振动 振子以振子以O O点为中心在水平杆方点为中心在水平杆方向做往复运动。振子由向做往复运动。振子由B B点开始运点开始运动，经过动，经过O O点运动到点运动到C C点，由点，由C C 点再点再经过经过O O 点回到点回到B B点，且点，且OCOC等于等于OB, OB, 此后振子不停地重复这种往复运动。此后振子不停地重复这种往复运动。以上装置称为以上装置称为弹簧振子弹簧振子。弹簧振子弹簧振子定义：定义：指理想化处理后的弹簧与小球组指理想化处理后的弹簧与小球组成的系统。成的系统。 弹簧振子的理想化条件弹簧振子的理想化条件（1 1）弹簧的质量比小球的质量

2、小得多，）弹簧的质量比小球的质量小得多，可以认为质量集中于振子（小球）。可以认为质量集中于振子（小球）。（2 2）小球需体积很小，可当做质点处理。）小球需体积很小，可当做质点处理。（3 3）忽略一切摩擦及阻力作用。）忽略一切摩擦及阻力作用。（4 4）小球从平衡位置拉开的位移在弹）小球从平衡位置拉开的位移在弹性限度内。性限度内。一、机械振动一、机械振动 1 1、定义：、定义：物体（或物物体（或物体的一部分）体的一部分）在某一中心在某一中心位置两侧所位置两侧所做的往复运做的往复运动，就叫做动，就叫做机械振动机械振动（振动）（振动）2 2、机械振动的主要特征是：、机械振动的主要特征是：固定的中心位置

3、固定的中心位置平衡位置平衡位置周期性往复（时间、空间不断重复）周期性往复（时间、空间不断重复）3、产生振动必要条件：、产生振动必要条件：每当物体离开平衡位置就会受到每当物体离开平衡位置就会受到回复回复力力的作用。的作用。机械振动是生活中常见的运动形式机械振动是生活中常见的运动形式回复力回复力 振子在振动过程中，所受重力与支持振子在振动过程中，所受重力与支持力平衡，振子在离开平衡位置力平衡，振子在离开平衡位置 O O 点后，只点后，只受到弹簧的弹力作用，这个力的方向总是受到弹簧的弹力作用，这个力的方向总是指向平衡位置，所以称为指向平衡位置，所以称为回复力回复力。想一想这两种说法正确吗？ 振动物体

4、始终受到回复力作用？ 水面浮木上下振动时受到重力、水的浮力和回复力作用？胡克定律胡克定律 在弹簧发生弹性形变时，弹簧振在弹簧发生弹性形变时，弹簧振子的回复力子的回复力F F与振子偏离平衡位置的与振子偏离平衡位置的位移位移x x大小成正比，且方向总是相反，大小成正比，且方向总是相反，即：即：kxF这个关系在物理学中叫做这个关系在物理学中叫做胡克定律胡克定律思考与讨论思考与讨论O OA AB BO OA AB BC CD DO OA AB BC CD DO OA AB BC CD DO OA AB BC CD D物体做简谐运动的过程中，各物理量如何变化？物体做简谐运动的过程中，各物理量如何变化？O

5、 OA AB BC CD DO OA AB BC CD DO OA AB BC CD DO OB BC CD DA AXXXXXXFFFFFF物理量物理量 变化过程变化过程B OO B B OO B 位移（位移（X）方向方向大小大小回复力（回复力（F）加速度（加速度（a）方向方向大小大小速度（速度（V）方向方向大小大小向右向右减小减小向左向左减小减小向左向左增大增大向左向左增大增大向右向右增大增大向左向左减小减小向左向左减小减小向右向右减小减小向右向右增大增大向右向右增大增大向左向左增大增大向右向右减小减小OBB想一想想一想简谐振动物体向平衡位置运动时a减小V也减小？简谐振动物体向平衡位置运动

6、时a、V方向总是和位移方向相反？简谐振动物体向平衡位置运动时回复力总是跟a反向？和V反向？和位移反向？简谐振动物体经过同一位置时向心力、加速度、速度各有几种可能性？例例1 1、图所示为一弹簧振子，、图所示为一弹簧振子，O O为平衡位为平衡位置，设向右为正方向，振子在置，设向右为正方向，振子在B B、C C之间之间振动时（振动时（ ）A AB B至至O O位移为负、速度为正位移为负、速度为正B BO O至至C C位移为正、加速度为负位移为正、加速度为负C CC C至至O O位移为负、加速度为正位移为负、加速度为正D DO O至至B B位移为负、速度为负位移为负、速度为负OCBC三、描述简谐运动特

7、征的物理量三、描述简谐运动特征的物理量 1 1、全振动：全振动：振动物体往返一次（以后完全重振动物体往返一次（以后完全重复原来的运动）的运动，叫做一次全振动。复原来的运动）的运动，叫做一次全振动。 2 2、振幅（振幅（A A）：）：振动物体离开平衡位置的最大振动物体离开平衡位置的最大距离，叫做振幅，用距离，叫做振幅，用A A表示，单位为长度单位表示，单位为长度单位单位，在国际单位制中为米（单位，在国际单位制中为米（m m） ，振幅是描振幅是描述振动强弱的物理量，振幅大表示振动强，振述振动强弱的物理量，振幅大表示振动强，振幅小表示振动弱。幅小表示振动弱。振幅的大小反映了振动系统振幅的大小反映了振

8、动系统能量的大小。能量的大小。 3 3、周期：周期：做简谐运动的物体完成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，叫做振动的周期用所需要的时间，叫做振动的周期用T T表示，单表示，单位为时间单位，在国际单位制中为秒（位为时间单位，在国际单位制中为秒（s s）。）。4 4、频率：频率：单位时间内完成全振动的次数，叫单位时间内完成全振动的次数，叫做振动的频率。用做振动的频率。用f f表示，在国际单位制中，表示，在国际单位制中，频率的单位是赫兹（频率的单位是赫兹（HzHz），），三、描述简谐运动特征的物理量三、描述简谐运动特征的物理量 振动周期是描述振动快慢的物理量，周期越振动周期是描述

9、振动快慢的物理量，周期越长表示振动越慢，周期越小表示振动越快。长表示振动越慢，周期越小表示振动越快。频率是表示振动快慢的物理量，频率越大表示频率是表示振动快慢的物理量，频率越大表示振动越快，频率越小表示振动越慢。振动越快，频率越小表示振动越慢。 1 1、振幅是一个标量，是指物体偏离平衡位、振幅是一个标量，是指物体偏离平衡位置的最大距离。它没有负值，也无方向，置的最大距离。它没有负值，也无方向，所以振幅不同于最大位移。所以振幅不同于最大位移。2 2、在简谐运动中，振幅跟频率或周期无关。、在简谐运动中，振幅跟频率或周期无关。在一个稳定的振动中，物体的振幅是不在一个稳定的振动中，物体的振幅是不变的。

10、变的。3 3、振动物体在一个全振动过程中通过的路、振动物体在一个全振动过程中通过的路程等于程等于4 4个振幅，在半个周期内通过的路个振幅，在半个周期内通过的路程等于两个振幅，但在四分之一周期内程等于两个振幅，但在四分之一周期内通过的路程不一定等于一个振幅，与振通过的路程不一定等于一个振幅，与振动的起始时刻有关。动的起始时刻有关。几点注意事项几点注意事项4 4、振幅与振动的能量有关，振幅越、振幅与振动的能量有关，振幅越大，能量越大。大，能量越大。5 5、周期与频率的关系：、周期与频率的关系：T=1/fT=1/f6 6、物体的振动周期与频率，由振动、物体的振动周期与频率，由振动系统系统本身的性质本身的性质决定，与振幅无关，决定，与振幅无关，所以其振动周期称为所以其振动周期称为固有周期固有周期。振动。振动频率称为频率称为固有频率固有频率。几点注意事项几点注意事项例例2 2、一个弹簧振子的振动周期是、一个弹簧振子的振动周期是0.25s0.25s，当振子从平衡位置开始向右