高中物理機械振動課件

4.C簡諧運動機械振動Simpleharmonicmotion

振子以O(shè)點為中心在水平桿方向做往復(fù)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(fù)這種往復(fù)運動。以上裝置稱為彈簧振子。彈簧振子定義：指理想化處理后的彈簧與小球組成的系統(tǒng)。彈簧振子的理想化條件〔1〕彈簧的質(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)點處理?！?〕忽略一切摩擦及阻力作用?！?〕小球從平衡位置拉開的位移在彈性限度內(nèi)。一、機械振動1、定義：物體〔或物體的一局部〕在某一中心位置兩側(cè)所做的往復(fù)運動，就叫做機械振動〔振動〕2、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(fù)〔時間、空間不斷重復(fù)〕3、產(chǎn)生振動必要條件：每當物體離開平衡位置就會受到回復(fù)力的作用。機械振動是生活中常見的運動形式回復(fù)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平衡位置，所以稱為回復(fù)力。想一想這兩種說法正確嗎？振動物體始終受到回復(fù)力作用？水面浮木上下振動時受到重力、水的浮力和回復(fù)力作用？胡克定律

在彈簧發(fā)生彈性形變時，彈簧振子的回復(fù)力F與振子偏離平衡位置的位移x大小成正比，且方向總是相反，即：這個關(guān)系在物理學中叫做胡克定律思考與討論OABOABCDOABCDOABCDOABCD物體做簡諧運動的過程中，各物理量如何變化？OABCDOABCDOABCDOBCDAXXXXXXFFFFFF物理量變化過程BOOB’B’OOB

位移（X）方向大小回復(fù)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向左增大向右增大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想一想簡諧振動物體向平衡位置運動時a減小V也減??？簡諧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？簡諧振動物體向平衡位置運動時回復(fù)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？例1、圖所示為一彈簧振子，O為平衡位置，設(shè)向右為正方向，振子在B、C之間振動時〔〕A．B至O位移為負、速度為正B．O至C位移為正、加速度為負C．C至O位移為負、加速度為正D．O至B位移為負、速度為負OCBC三、描述簡諧運動特征的物理量1、全振動：振動物體往返一次〔以后完全重復(fù)原來的運動〕的運動，叫做一次全振動。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。振幅的大小反映了振動系統(tǒng)能量的大小。3、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：單位時間內(nèi)完成全振動的次數(shù)，叫做振動的頻率。用f表示，在國際單位制中，頻率的單位是赫茲〔Hz〕，三、描述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。1、振幅是一個標量，是指物體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(guān)。在一個穩(wěn)定的振動中，物體的振幅是不變的。3、振動物體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(guān)。幾點本卷須知4、振幅與振動的能量有關(guān)，振幅越大，能量越大。5、周期與頻率的關(guān)系：T=1/f6、物體的振動周期與頻率，由振動系統(tǒng)本身的性質(zhì)決定，與振幅無關(guān)，所以其振動周期稱為固有周期。振動頻率稱為固有頻率。幾點本卷須知例2、一個彈簧振子的振動周期是0.25s，當振子從平衡位置