第十一章機(jī)械振動(dòng)

1、第十一章第十一章 機(jī)械振動(dòng)機(jī)械振動(dòng)復(fù)習(xí)回顧復(fù)習(xí)回顧高中階段我們學(xué)過(guò)的高中階段我們學(xué)過(guò)的運(yùn)動(dòng)形式運(yùn)動(dòng)形式有哪些有哪些? ?提示：按運(yùn)動(dòng)軌跡分類(lèi)提示：按運(yùn)動(dòng)軌跡分類(lèi)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)變加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)變加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)拋體運(yùn)動(dòng)拋體運(yùn)動(dòng)圓周運(yùn)動(dòng)圓周運(yùn)動(dòng)平拋運(yùn)動(dòng)平拋運(yùn)動(dòng)斜拋運(yùn)動(dòng)斜拋運(yùn)動(dòng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)變速圓周運(yùn)動(dòng)變速圓周運(yùn)動(dòng)勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)1、定義法：、定義法：沿著一條直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，沿著一條直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)， 且加速度不變的運(yùn)動(dòng)。且加速度不變的運(yùn)動(dòng)。 2、圖象法：、圖象法：x-t圖象、圖象、v-t圖象圖象 3、公

2、式法：、公式法：速度公式、位移公式速度公式、位移公式Main Idea運(yùn)動(dòng)的共同特點(diǎn)一、機(jī)械振動(dòng)一、機(jī)械振動(dòng)2.特點(diǎn)特點(diǎn):(1)平衡位置平衡位置振動(dòng)停止時(shí)物體所在的位置振動(dòng)停止時(shí)物體所在的位置.-“對(duì)稱(chēng)性對(duì)稱(chēng)性”(2)往復(fù)運(yùn)動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng) -“周期性周期性” 物體在平衡位置附近的往復(fù)運(yùn)動(dòng)物體在平衡位置附近的往復(fù)運(yùn)動(dòng)1.定義定義:例題例題1：下列運(yùn)動(dòng)中屬于機(jī)械振動(dòng)的有 （ ）A、樹(shù)枝在風(fēng)的作用下的運(yùn)動(dòng)B、豎直向上拋出的物體的運(yùn)動(dòng)C、說(shuō)話(huà)時(shí)聲帶的振動(dòng)D、爆炸聲引起的窗扇的運(yùn)動(dòng) 你能再舉出一些例子嗎？你能再舉出一些例子嗎？ACD 條件條件(理想化理想化) ： 小球看成質(zhì)點(diǎn)小球看成質(zhì)點(diǎn) 忽略彈簧質(zhì)量忽略彈

3、簧質(zhì)量 忽略摩擦力忽略摩擦力 思考：思考：振子的運(yùn)動(dòng)是怎樣一種運(yùn)動(dòng)呢？振子的運(yùn)動(dòng)是怎樣一種運(yùn)動(dòng)呢？二、彈簧振子二、彈簧振子定義定義:小球和彈簧所組成的系統(tǒng)小球和彈簧所組成的系統(tǒng).理想化模型理想化模型彈簧彈簧+ +小球小球三、振動(dòng)圖像三、振動(dòng)圖像(位移位移-時(shí)間圖象時(shí)間圖象)1、位移、位移x:振動(dòng)物體的位移振動(dòng)物體的位移x用從用從平衡位平衡位置置指向物體所在位置的有向線(xiàn)段表示指向物體所在位置的有向線(xiàn)段表示. 如圖示，是振子在如圖示，是振子在A、B位置的位移位置的位移xA和和xB 坐標(biāo)原點(diǎn)坐標(biāo)原點(diǎn)0平衡位置平衡位置橫坐標(biāo)橫坐標(biāo)t振動(dòng)時(shí)間振動(dòng)時(shí)間縱坐標(biāo)縱坐標(biāo)x振子偏離平衡位置的位移振子偏離平衡位置的

4、位移規(guī)定在規(guī)定在0點(diǎn)右邊時(shí)位移為正，左邊時(shí)位移為負(fù)點(diǎn)右邊時(shí)位移為正，左邊時(shí)位移為負(fù).2、畫(huà)法、畫(huà)法:三、振動(dòng)圖像三、振動(dòng)圖像(位移位移-時(shí)間圖象時(shí)間圖象)三、振動(dòng)圖像三、振動(dòng)圖像(位移位移-時(shí)間圖象時(shí)間圖象)第一個(gè)第一個(gè)1/2周期：周期： 時(shí)間時(shí)間t(s)0t02t03t04t05t06t0位移位移x(cm）-20.0-17.8-10.10.110.317.720.0第二個(gè)第二個(gè)1/2周期：周期：時(shí)間時(shí)間t(s)6t07t08t09t010t011t012t0位移位移x(cm)20.017.710.30.1-10.1-17.8-20.0(1)描點(diǎn)法描點(diǎn)法2、畫(huà)法、畫(huà)法:如如何何改改進(jìn)？進(jìn)？如圖

5、是彈簧振子的頻閃如圖是彈簧振子的頻閃照片，頻閃儀每隔照片，頻閃儀每隔_s閃光一次，閃光的瞬間閃光一次，閃光的瞬間振子被照亮，拍攝時(shí)底振子被照亮，拍攝時(shí)底片從下向上片從下向上_運(yùn)動(dòng)，因運(yùn)動(dòng)，因此在底片上留下了小球此在底片上留下了小球和彈簧的一系列的像，和彈簧的一系列的像，相鄰兩個(gè)像之間相隔相鄰兩個(gè)像之間相隔_s。 (2)記記錄錄法法豎直方向彈簧振子的震動(dòng)圖像類(lèi)似應(yīng)用類(lèi)似應(yīng)用繪制地震曲線(xiàn)的裝置繪制地震曲線(xiàn)的裝置 我們所得到的小球運(yùn)動(dòng)我們所得到的小球運(yùn)動(dòng)的的xt圖象很像正弦曲線(xiàn)，圖象很像正弦曲線(xiàn)，是不是這樣呢？你用什么方是不是這樣呢？你用什么方法來(lái)檢驗(yàn)？法來(lái)檢驗(yàn)？思考思考3、驗(yàn)證、驗(yàn)證:方法一方法一

6、 驗(yàn)證法驗(yàn)證法: 假定是正弦曲線(xiàn)，可用刻度尺測(cè)量它的振幅和假定是正弦曲線(xiàn)，可用刻度尺測(cè)量它的振幅和周期，寫(xiě)出對(duì)應(yīng)的表達(dá)式，然后在曲線(xiàn)中選小球的周期，寫(xiě)出對(duì)應(yīng)的表達(dá)式，然后在曲線(xiàn)中選小球的若干個(gè)位置，用刻度尺在圖中測(cè)量它們的橫坐標(biāo)和若干個(gè)位置，用刻度尺在圖中測(cè)量它們的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，代入所寫(xiě)出的正弦函數(shù)表達(dá)式中進(jìn)行檢驗(yàn)，縱坐標(biāo)，代入所寫(xiě)出的正弦函數(shù)表達(dá)式中進(jìn)行檢驗(yàn)，看一看這條曲線(xiàn)是否真的是一條正弦曲線(xiàn)?？匆豢催@條曲線(xiàn)是否真的是一條正弦曲線(xiàn)。 方法二方法二 擬合法擬合法: :在圖中，測(cè)量小球在各個(gè)位置的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，在圖中，測(cè)量小球在各個(gè)位置的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，把測(cè)量值輸入計(jì)算機(jī)中作出這條曲線(xiàn)，然

7、后按照計(jì)把測(cè)量值輸入計(jì)算機(jī)中作出這條曲線(xiàn)，然后按照計(jì)算機(jī)提示用一個(gè)周期性函數(shù)擬合這條曲線(xiàn)，看一看算機(jī)提示用一個(gè)周期性函數(shù)擬合這條曲線(xiàn)，看一看彈簧振子的位移彈簧振子的位移時(shí)間的關(guān)系可以用什么函數(shù)表示。時(shí)間的關(guān)系可以用什么函數(shù)表示。結(jié)論：結(jié)論：彈簧振子的振動(dòng)圖像彈簧振子的振動(dòng)圖像是一條正弦曲線(xiàn)是一條正弦曲線(xiàn). 四、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)四、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)1、定義：、定義： 質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)間按質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的振動(dòng)正弦規(guī)律變化的振動(dòng).如：彈簧振子的運(yùn)動(dòng)等。如：彈簧振子的運(yùn)動(dòng)等。簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是最簡(jiǎn)單、最基本的振動(dòng)。簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是最簡(jiǎn)單、最基本的振動(dòng)。 2、振動(dòng)圖象、振動(dòng)圖象(x-t圖象圖象)橫坐標(biāo)橫坐標(biāo)時(shí)間；縱坐標(biāo)

8、時(shí)間；縱坐標(biāo)偏離平衡位置的位移偏離平衡位置的位移 四、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)四、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)振動(dòng)圖象是一條正弦曲線(xiàn)振動(dòng)圖象是一條正弦曲線(xiàn). .思考思考1、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象就是物體的、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象就是物體的運(yùn)動(dòng)軌跡嗎？運(yùn)動(dòng)軌跡嗎？2、由簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象判斷簡(jiǎn)諧、由簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象判斷簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)屬于下列哪一種運(yùn)動(dòng)？運(yùn)動(dòng)屬于下列哪一種運(yùn)動(dòng)？A、勻變速運(yùn)動(dòng)勻變速運(yùn)動(dòng) B、勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) C、變加速運(yùn)動(dòng)變加速運(yùn)動(dòng) D、勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 3. 位移、速度特點(diǎn)位移、速度特點(diǎn)位移：位移：方向始終背離平衡位置，每經(jīng)過(guò)平衡位方向始終背離平衡位置，每經(jīng)過(guò)平衡位置位移方向發(fā)生改變；遠(yuǎn)離平衡位置時(shí)置位移方向發(fā)生改變；遠(yuǎn)離

9、平衡位置時(shí)位移增大，靠近平衡位置時(shí)位移減小。位移增大，靠近平衡位置時(shí)位移減小。速度：速度：每經(jīng)過(guò)最大距離處速度方向發(fā)生改變，遠(yuǎn)每經(jīng)過(guò)最大距離處速度方向發(fā)生改變，遠(yuǎn)離平衡位置（位移增大）時(shí)速度方向和位離平衡位置（位移增大）時(shí)速度方向和位移方向相同，靠近平衡位置（位移減?。┮品较蛳嗤?，靠近平衡位置（位移減小）時(shí)速度方向和位移方向相反。時(shí)速度方向和位移方向相反。例題例題2：某一彈簧振子的振動(dòng)圖象如圖所示，某一彈簧振子的振動(dòng)圖象如圖所示，則由圖象判斷下列說(shuō)法正確的是（則由圖象判斷下列說(shuō)法正確的是（ ）A、振子偏離平衡位置的最大距離為、振子偏離平衡位置的最大距離為10cmB、1s到到2s的時(shí)間內(nèi)振子向平

10、衡位置運(yùn)動(dòng)的時(shí)間內(nèi)振子向平衡位置運(yùn)動(dòng)C、2s時(shí)和時(shí)和3s時(shí)振子的位移相等，運(yùn)動(dòng)方向也相時(shí)振子的位移相等，運(yùn)動(dòng)方向也相同同D、振子在、振子在2s內(nèi)完成一次往復(fù)性運(yùn)動(dòng)內(nèi)完成一次往復(fù)性運(yùn)動(dòng)1050-5-10t/sx/cm1 2 3 4 5 6AB某彈簧振子的振動(dòng)圖象如圖所示，根據(jù)圖象判斷。下列某彈簧振子的振動(dòng)圖象如圖所示，根據(jù)圖象判斷。下列說(shuō)法正確的是（說(shuō)法正確的是（ ）A、第、第1s內(nèi)振子相對(duì)于平衡位置的位移與速度方向相反內(nèi)振子相對(duì)于平衡位置的位移與速度方向相反B、第、第2s末振子相對(duì)于平衡位置的位移為末振子相對(duì)于平衡位置的位移為-20cmC、第、第2s末和第末和第3s末振子相對(duì)于平衡位置的位移均

11、相同，末振子相對(duì)于平衡位置的位移均相同，但瞬時(shí)速度方向相反但瞬時(shí)速度方向相反D、第、第1s內(nèi)和第內(nèi)和第2s內(nèi)振子相對(duì)于平衡位置的位移方向相同，內(nèi)振子相對(duì)于平衡位置的位移方向相同，瞬時(shí)速度方向相反。瞬時(shí)速度方向相反。 20-20t/sx/cm0 1 2 3 4 5 6D練習(xí)練習(xí)五、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)與勻速圓周運(yùn)動(dòng)的關(guān)系五、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)與勻速圓周運(yùn)動(dòng)的關(guān)系一、機(jī)械振動(dòng)：一、機(jī)械振動(dòng)： 1.定義定義:物體在平衡位置附近所做的往復(fù)運(yùn)動(dòng)物體在平衡位置附近所做的往復(fù)運(yùn)動(dòng). 2.特點(diǎn)特點(diǎn): 對(duì)稱(chēng)性對(duì)稱(chēng)性; 周期性周期性.二、彈簧振子模型：二、彈簧振子模型： 1.小球看成質(zhì)點(diǎn)小球看成質(zhì)點(diǎn); 2.忽略彈簧質(zhì)量忽略彈簧質(zhì)量; 3.忽略摩擦力