物理學(xué)教學(xué)課件5-1簡(jiǎn)諧振動(dòng)的描述

1、第 5 章 機(jī) 械 振 動(dòng),任一物理量在某一定值附近往復(fù)變化均稱 為振動(dòng).,機(jī)械振動(dòng) 物體圍繞一固定位置往復(fù)運(yùn)動(dòng).,周期和非周期振動(dòng),例如一切發(fā)聲體、心臟、海浪起伏、地震以及晶體中原子的振動(dòng)等.,其運(yùn)動(dòng)形式有直線、平面和空間振動(dòng).,諧振子 作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體.,簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 最簡(jiǎn)單、最基本的振動(dòng).,簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)方程,1、 振幅,一、 簡(jiǎn)諧振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程,5-1 簡(jiǎn)諧振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué),2、 周期、頻率,彈簧振子周期,周期,頻率,圓頻率,周期和頻率僅與振動(dòng)系統(tǒng)本身的物理性質(zhì)有關(guān),頻率為,例如，心臟的跳動(dòng)80次/分,周期為,動(dòng)物的心跳（次/分）,昆蟲(chóng)翅膀振動(dòng)的頻率（Hz）,雌性蚊子 355415 雄性蚊子 45

2、5600 蒼 蠅 330 黃 蜂 220,相位的意義: 表征任意時(shí)刻（t）物體振動(dòng)狀態(tài)（相貌）. 物體經(jīng)一周期的振動(dòng)，相位改變 .,3、 相位,相位,初相位,同相、反相、超前、滯后,由,得,二、 簡(jiǎn)諧振動(dòng)的速度與加速度,1、簡(jiǎn)諧振動(dòng)的速度和加速度,圖,圖,圖,取,對(duì)給定振動(dòng)系統(tǒng)，周期由系統(tǒng)本身性質(zhì)決定，振幅和初相由初始條件決定.,2振幅、初相與初始條件的關(guān)系,已知,求,取,旋轉(zhuǎn)矢量,自O(shè)x軸的原點(diǎn)O作一矢量 ，使它的模等于振動(dòng)的振幅A ，并使矢量 在 Oxy平面內(nèi)繞點(diǎn)O作逆時(shí)針?lè)较虻膭蚪撬俎D(zhuǎn)動(dòng)，其角速度 與振動(dòng)圓頻率相等，這個(gè)矢量就叫做旋轉(zhuǎn)矢量.,三、 簡(jiǎn)諧振動(dòng)的旋轉(zhuǎn)矢量表示法,以 為原點(diǎn)旋轉(zhuǎn)

3、矢量 的端點(diǎn)在 軸上的投影點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng).,以 為原點(diǎn)旋轉(zhuǎn)矢量 的端點(diǎn)在 軸上的投影點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng).,以 為原點(diǎn)旋轉(zhuǎn)矢量 的端點(diǎn)在 軸上的投影點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng).,用旋轉(zhuǎn)矢量圖畫(huà)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的 圖,相位差：表示兩個(gè)相位之差,（1）對(duì)同一簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，相位差可以給出兩運(yùn)動(dòng)狀態(tài)間變化所需的時(shí)間,從旋轉(zhuǎn)矢量的角度來(lái)理解上述結(jié)論便是時(shí)間等于角位移除以角速度。,（2）對(duì)于兩個(gè)同頻率的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，相位差表示它們間步調(diào)上的差異（解決振動(dòng)合成問(wèn)題）.,兩個(gè)同頻率的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，相位差即為初相位之差,例1 一質(zhì)量為0.01 kg的物體作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其振幅為0.08 m，周期為4 s，起始時(shí)刻物體在x=0.04 m處，向ox軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)（如圖）.試求,（1）t=1.0 s時(shí)，物體所處的位置和所受的力；,（2）由起始位置運(yùn)動(dòng)到x = -0.04 m處 所需要的最短時(shí)間.,代入,解,已知,求（1）,代入上式得,可求（1）,（2）由起始位置運(yùn)動(dòng)到x = -0.04 m處所需要的最