高中物理機(jī)械振動(dòng)課件說(shuō)課材料

1、高中物理機(jī)械振動(dòng)課件彈簧振子彈簧振子定義：定義：指理想化處理后的彈簧與小球組指理想化處理后的彈簧與小球組成的系統(tǒng)。成的系統(tǒng)。 彈簧振子的理想化條件彈簧振子的理想化條件（1 1）彈簧的質(zhì)量比小球的質(zhì)量小得多，）彈簧的質(zhì)量比小球的質(zhì)量小得多，可以認(rèn)為質(zhì)量集中于振子（小球）?？梢哉J(rèn)為質(zhì)量集中于振子（小球）。（2 2）小球需體積很小，可當(dāng)做質(zhì)點(diǎn)處理。）小球需體積很小，可當(dāng)做質(zhì)點(diǎn)處理。（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）小球從平衡位置拉開的位移在彈）小球從平衡位置拉開的位移在彈性限度內(nèi)。性限度內(nèi)。一、機(jī)械振動(dòng)一、機(jī)械振動(dòng) 1 1、定義：、定義：物體（或物物體（或物體的一

2、部分）體的一部分）在某一中心在某一中心位置兩側(cè)所位置兩側(cè)所做的往復(fù)運(yùn)做的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，就叫做動(dòng)，就叫做機(jī)械振動(dòng)機(jī)械振動(dòng)（振動(dòng)）（振動(dòng)）2 2、機(jī)械振動(dòng)的主要特征是：、機(jī)械振動(dòng)的主要特征是：固定的中心位置固定的中心位置平衡位置平衡位置周期性往復(fù)（時(shí)間、空間不斷重復(fù)）周期性往復(fù)（時(shí)間、空間不斷重復(fù)）3、產(chǎn)生振動(dòng)必要條件：、產(chǎn)生振動(dòng)必要條件：每當(dāng)物體離開平衡位置就會(huì)受到每當(dāng)物體離開平衡位置就會(huì)受到回復(fù)回復(fù)力力的作用。的作用。機(jī)械振動(dòng)是生活中常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)形式機(jī)械振動(dòng)是生活中常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)形式回復(fù)力回復(fù)力 振子在振動(dòng)過(guò)程中，所受重力與支持振子在振動(dòng)過(guò)程中，所受重力與支持力平衡，振子在離開平衡位置力平衡，振子在離開

3、平衡位置 O O 點(diǎn)后，只點(diǎn)后，只受到彈簧的彈力作用，這個(gè)力的方向總是受到彈簧的彈力作用，這個(gè)力的方向總是指向平衡位置，所以稱為指向平衡位置，所以稱為回復(fù)力回復(fù)力。想一想這兩種說(shuō)法正確嗎？ 振動(dòng)物體始終受到回復(fù)力作用？ 水面浮木上下振動(dòng)時(shí)受到重力、水的浮力和回復(fù)力作用？胡克定律胡克定律 在彈簧發(fā)生彈性形變時(shí)，彈簧振在彈簧發(fā)生彈性形變時(shí)，彈簧振子的回復(fù)力子的回復(fù)力F F與振子偏離平衡位置的與振子偏離平衡位置的位移位移x x大小成正比，且方向總是相反，大小成正比，且方向總是相反，即：即：kxF這個(gè)關(guān)系在物理學(xué)中叫做這個(gè)關(guān)系在物理學(xué)中叫做胡克定律胡克定律思考與討論思考與討論O OA AB BO OA

4、 AB BC CD DO OA AB BC CD DO OA AB BC CD DO OA AB BC CD D物體做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，各物理量如何變化？物體做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，各物理量如何變化？O 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 變化過(guò)程變化過(guò)程B OO B B OO B 位移（位移（X）方向方向大小大小回復(fù)力（回復(fù)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減小減小向左向左減小減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

5、左向左減小減小向左向左減小減小向右向右減小減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減小減小OBB想一想想一想簡(jiǎn)諧振動(dòng)物體向平衡位置運(yùn)動(dòng)時(shí)a減小V也減??？簡(jiǎn)諧振動(dòng)物體向平衡位置運(yùn)動(dòng)時(shí)a、V方向總是和位移方向相反？簡(jiǎn)諧振動(dòng)物體向平衡位置運(yùn)動(dòng)時(shí)回復(fù)力總是跟a反向？和V反向？和位移反向？簡(jiǎn)諧振動(dòng)物體經(jīng)過(guò)同一位置時(shí)向心力、加速度、速度各有幾種可能性？例例1 1、圖所示為一彈簧振子，、圖所示為一彈簧振子，O O為平衡位為平衡位置，設(shè)向右為正方向，振子在置，設(shè)向右為正方向，振子在B B、C C之間之間振動(dòng)時(shí)（振動(dòng)時(shí)（ ）A AB B至至O O位移為負(fù)、速度為正位移為負(fù)、速度為正B BO

6、O至至C C位移為正、加速度為負(fù)位移為正、加速度為負(fù)C CC C至至O O位移為負(fù)、加速度為正位移為負(fù)、加速度為正D DO O至至B B位移為負(fù)、速度為負(fù)位移為負(fù)、速度為負(fù)OCBC三、描述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)特征的物理量三、描述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)特征的物理量 1 1、全振動(dòng)：全振動(dòng)：振動(dòng)物體往返一次（以后完全重振動(dòng)物體往返一次（以后完全重復(fù)原來(lái)的運(yùn)動(dòng)）的運(yùn)動(dòng)，叫做一次全振動(dòng)。復(fù)原來(lái)的運(yùn)動(dòng)）的運(yùn)動(dòng)，叫做一次全振動(dòng)。 2 2、振幅（振幅（A A）：）：振動(dòng)物體離開平衡位置的最大振動(dòng)物體離開平衡位置的最大距離，叫做振幅，用距離，叫做振幅，用A A表示，單位為長(zhǎng)度單位表示，單位為長(zhǎng)度單位單位，在國(guó)際單位制中為米（單位，在國(guó)

7、際單位制中為米（m m） ，振幅是描振幅是描述振動(dòng)強(qiáng)弱的物理量，振幅大表示振動(dòng)強(qiáng)，振述振動(dòng)強(qiáng)弱的物理量，振幅大表示振動(dòng)強(qiáng)，振幅小表示振動(dòng)弱。幅小表示振動(dòng)弱。振幅的大小反映了振動(dòng)系統(tǒng)振幅的大小反映了振動(dòng)系統(tǒng)能量的大小。能量的大小。 3 3、周期：周期：做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體完成一次全振動(dòng)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體完成一次全振動(dòng)所需要的時(shí)間，叫做振動(dòng)的周期用所需要的時(shí)間，叫做振動(dòng)的周期用T T表示，單表示，單位為時(shí)間單位，在國(guó)際單位制中為秒（位為時(shí)間單位，在國(guó)際單位制中為秒（s s）。）。4 4、頻率：頻率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)完成全振動(dòng)的次數(shù)，叫單位時(shí)間內(nèi)完成全振動(dòng)的次數(shù)，叫做振動(dòng)的頻率。用做振動(dòng)的頻率。用f f表示，在

8、國(guó)際單位制中，表示，在國(guó)際單位制中，頻率的單位是赫茲（頻率的單位是赫茲（HzHz），），三、描述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)特征的物理量三、描述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)特征的物理量 振動(dòng)周期是描述振動(dòng)快慢的物理量，周期越振動(dòng)周期是描述振動(dòng)快慢的物理量，周期越長(zhǎng)表示振動(dòng)越慢，周期越小表示振動(dòng)越快。長(zhǎng)表示振動(dòng)越慢，周期越小表示振動(dòng)越快。頻率是表示振動(dòng)快慢的物理量，頻率越大表示頻率是表示振動(dòng)快慢的物理量，頻率越大表示振動(dòng)越快，頻率越小表示振動(dòng)越慢。振動(dòng)越快，頻率越小表示振動(dòng)越慢。 1 1、振幅是一個(gè)標(biāo)量，是指物體偏離平衡位、振幅是一個(gè)標(biāo)量，是指物體偏離平衡位置的最大距離。它沒(méi)有負(fù)值，也無(wú)方向，置的最大距離。它沒(méi)有負(fù)值，也無(wú)方向，所以振

9、幅不同于最大位移。所以振幅不同于最大位移。2 2、在簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中，振幅跟頻率或周期無(wú)關(guān)。、在簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中，振幅跟頻率或周期無(wú)關(guān)。在一個(gè)穩(wěn)定的振動(dòng)中，物體的振幅是不在一個(gè)穩(wěn)定的振動(dòng)中，物體的振幅是不變的。變的。3 3、振動(dòng)物體在一個(gè)全振動(dòng)過(guò)程中通過(guò)的路、振動(dòng)物體在一個(gè)全振動(dòng)過(guò)程中通過(guò)的路程等于程等于4 4個(gè)振幅，在半個(gè)周期內(nèi)通過(guò)的路個(gè)振幅，在半個(gè)周期內(nèi)通過(guò)的路程等于兩個(gè)振幅，但在四分之一周期內(nèi)程等于兩個(gè)振幅，但在四分之一周期內(nèi)通過(guò)的路程不一定等于一個(gè)振幅，與振通過(guò)的路程不一定等于一個(gè)振幅，與振動(dòng)的起始時(shí)刻有關(guān)。動(dòng)的起始時(shí)刻有關(guān)。幾點(diǎn)注意事項(xiàng)幾點(diǎn)注意事項(xiàng)4 4、振幅與振動(dòng)的能量有關(guān)，振幅越、振幅與振動(dòng)

10、的能量有關(guān)，振幅越大，能量越大。大，能量越大。5 5、周期與頻率的關(guān)系：、周期與頻率的關(guān)系：T=1/fT=1/f6 6、物體的振動(dòng)周期與頻率，由振動(dòng)、物體的振動(dòng)周期與頻率，由振動(dòng)系統(tǒng)系統(tǒng)本身的性質(zhì)本身的性質(zhì)決定，與振幅無(wú)關(guān)，決定，與振幅無(wú)關(guān)，所以其振動(dòng)周期稱為所以其振動(dòng)周期稱為固有周期固有周期。振動(dòng)。振動(dòng)頻率稱為頻率稱為固有頻率固有頻率。幾點(diǎn)注意事項(xiàng)幾點(diǎn)注意事項(xiàng)例例2 2、一個(gè)彈簧振子的振動(dòng)周期是、一個(gè)彈簧振子的振動(dòng)周期是0.25s0.25s，當(dāng)振子從平衡位置開始向右運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)當(dāng)振子從平衡位置開始向右運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)1.7s1.7s時(shí)，振子的運(yùn)動(dòng)情況是時(shí)，振子的運(yùn)動(dòng)情況是（ ）A.A.正在向右做減速運(yùn)動(dòng)；正在向右做減速運(yùn)動(dòng)； B