簡諧運(yùn)動復(fù)習(xí)課件

第十一章機(jī)械振動高中物理新課標(biāo)教材選修３－４第十一章機(jī)械振動高中物理新課標(biāo)教材選修３－４一、機(jī)械振動1.定義：物體（或物體的一部分）在平衡位置附近所做的往返運(yùn)動。一、機(jī)械振動1.定義：物體（或物體的一部分）在平衡位置附近所一、機(jī)械振動2.物體做機(jī)械振動的條件：3.機(jī)械振動的種類（1）物體一離開平衡位置就受到回復(fù)力的作用。（2）阻力足夠小。簡諧運(yùn)動阻尼振動等幅振動4.運(yùn)動性質(zhì)：一定是變速運(yùn)動。一、機(jī)械振動2.物體做機(jī)械振動的條件：3.機(jī)械振動的種類（1二、回復(fù)力1.定義：使振動物體返回平衡位置的力。方向：總指向平衡位置。二、回復(fù)力1.定義：使振動物體返回平衡位置的力。方向：總指向(1)回復(fù)力是按效果命名的力2.特點(diǎn)：(2)回復(fù)力應(yīng)當(dāng)由物體的實(shí)際受力來充當(dāng)。即：回復(fù)力可以是物體受到的一個力,也可以是物體所受某一個力的分力,還可以是物體受到的幾個力的合力。二、回復(fù)力(1)回復(fù)力是按效果命名的力2.特點(diǎn)：(2)回復(fù)力應(yīng)當(dāng)由物體1.振幅(A)三、描述機(jī)械振動的物理量:振動物體離開平衡位置的最大距離，是標(biāo)量。反映振動的強(qiáng)弱和范圍。1.振幅(A)三、描述機(jī)械振動的物理量:三、描述機(jī)械振動的物理量2.位移(X):振動物體相對平衡位置的位移，大小等于振動物體到平衡位置的距離，方向由平衡位置指向物體所在位置。三、描述機(jī)械振動的物理量2.位移(X):三、描述機(jī)械振動的物理量3.周期(T):振動物體完成一次全振動的時間，反映振動的快慢。三、描述機(jī)械振動的物理量3.周期(T)1.T=t/N2.一次全振動由四個振幅組成3.所以：（1）ｔ＝ＮＴ時，S路=N4A（2）ｔ＝ＮＴ+T/2時，S路=N4A+2A（3）ｔ＝ＮＴ+T/2時，S路≠N4A+A1.T=t/N三、描述機(jī)械振動的物理量4.頻率(f)

:振動物體單位時間里完成全振動的次數(shù)。反映振動的快慢ｆ＝１／Ｔ＝２π／ω

三、描述機(jī)械振動的物理量4.頻率(f)四、簡諧運(yùn)動1.定義：物體在跟偏離平衡位置的位移大小成正比，并且總指向平衡位置的回復(fù)力作用下的振動。四、簡諧運(yùn)動1.定義：物體在跟偏離平衡位置的位移大小成正比，四、簡諧運(yùn)動2.特征:(1)受力特征:F回=-kx,“－”表示回復(fù)力的方向與位移方向相反，k是比例系數(shù)，(2)運(yùn)動特征:由a=F合/m=-kx/m,x＝Asin(ωt＋φ)．加速度方向總指向平衡位置.在平衡位置,加速度為零,速度最大;在最大位移處,加速度最大,速度為零.四、簡諧運(yùn)動2.特征:(1)受力特征:F回=-kx,“－”表四、簡諧運(yùn)動(3)能量特征:系統(tǒng)機(jī)械能守恒.四、簡諧運(yùn)動(3)能量特征:系統(tǒng)機(jī)械能守恒.(4)運(yùn)動的對稱性：(1)相隔T/2或（2n+1）T/2(n為正整數(shù))的兩個時刻，振子位置關(guān)于平衡位置對稱，位移、速度和加速度大小相等，方向相反．(2)質(zhì)點(diǎn)在距平衡位置等距離的兩個點(diǎn)上具有大小相等的速度和加速度，在平衡位置左右相等距離上運(yùn)動時間也是相同的．(3)運(yùn)動的周期性特征：相隔T或nT的兩個時刻振子處于同一位置且振動狀態(tài)相同．(4)運(yùn)動的對稱性：(1)相隔T/2或（2n+1）T/2(3.判斷是否是簡諧運(yùn)動的方法:(1)力學(xué)表達(dá)式法：只需證明回復(fù)力是否滿足F回=-kx。(2)運(yùn)動表達(dá)式法：x＝Asin(ωt＋φ)3.判斷是否是簡諧運(yùn)動的方法:(1)力學(xué)表達(dá)式法：只需證明回構(gòu)成彈簧振子的條件:五、簡諧運(yùn)動的兩種模型1、阻力可以忽略不計。2、彈簧質(zhì)量遠(yuǎn)小于小球質(zhì)量。構(gòu)成彈簧振子的條件:五、簡諧運(yùn)動的兩種模型1、阻力可以忽略不1、彈簧振子各物理量關(guān)系1、彈簧振子各物理量關(guān)系請觀看彈簧振子的振動物理量位移（x)回復(fù)力（F)加速度（a)速度（v)方向方向方向大小變化大小變化大小變化變化過程BOOAA

OOBmax0max00max(+)(-)(-)max0max00maxmax00max0max0max0maxmax0(+)(+)(+)(+)(+)(-)(-)(-)(-)hkjk請觀看彈簧振子的振動物理量位移（x)回復(fù)力（F)加速度（a)2.單擺(1)定義:在細(xì)線的一端拴上一個小球，另一端固定在懸點(diǎn)上，如果線的伸縮和質(zhì)量可以忽略不計，球的直徑比線長短得多，這樣的裝置叫單擺。懸點(diǎn)：固定細(xì)線：不可伸縮，質(zhì)量不計，長擺球：小，質(zhì)量大特點(diǎn)2.單擺(1)定義:懸點(diǎn)：固定細(xì)線：不可伸縮，質(zhì)量不計，長擺(2)平衡位置:點(diǎn)Ｏ(3)受力分析：重力、彈力(4)運(yùn)動分析：以懸點(diǎn)Ｏ／為圓心的圓周運(yùn)動以點(diǎn)Ｏ為平衡位置的振動(5)力與運(yùn)動的關(guān)系回復(fù)力大小：F回=mgsin向心力大?。篎向=T-mgcos2.單擺GXGy｛｛(2)平衡位置:點(diǎn)Ｏ(3)受力分析：重力、彈力(4)運(yùn)動分析GXGy(6)單擺做簡諧運(yùn)動證明回復(fù)力大?。汉苄r：│F回│＝mgsinθ

sinθ≈

在擺角很小的情況下，單擺所受回復(fù)力跟位移成正比且方向相反，單擺做簡諧運(yùn)動．（＜5０）GXGy(6)單擺做簡諧運(yùn)動證明回復(fù)力大小：很小時：│(7)單擺做簡諧運(yùn)動振動的周期１.與振幅的關(guān)系：無關(guān)２.與擺球質(zhì)量的關(guān)系：無關(guān)３.與擺長的關(guān)系：擺長越長，周期越大．（等時性伽利略）x（＜5０）(7)單擺做簡諧運(yùn)動振動的周期１.與振幅的關(guān)系：無關(guān)２.與擺荷蘭物理學(xué)家惠更斯

單擺做簡諧運(yùn)動的周期跟擺長的平方根成正比，跟重力加速度的平方根成反比，跟振幅、擺球的質(zhì)量無關(guān)。（1629---1695）單擺周期公式荷蘭物理學(xué)家惠更斯單擺做簡諧運(yùn)動的周期跟擺長的平方（8）單擺的應(yīng)用：１．利用它的等時性計時２．測定重力加速度惠更斯在1656年首先利用擺的等時性發(fā)明了帶擺的計時器（1657年獲得專利權(quán)）（8）單擺的應(yīng)用：１．利用它的等時性計時２．測定重力加速度例.單擺作簡諧運(yùn)動時的回復(fù)力是：（）A.擺球的重力B.擺球重力沿圓弧切線的分力C.擺線的拉力D.擺球重力與擺線拉力的合力Ｂ例.單擺作簡諧運(yùn)動時的回復(fù)力是：（）Ｂ例.單擺的振動周期在發(fā)生下述哪些情況中增大（）A.擺球的質(zhì)量增大B.擺長增大C.單擺由赤道移到北極D.增大振幅Ｂ例.單擺的振動周期在發(fā)生下述哪些情況中增大（）Ｂ重點(diǎn)知識回顧1.振幅(A)●簡諧運(yùn)動的A、T、F2.位移(X)3.周期(T)4.頻率(f)不變隨時間按正弦（余弦）規(guī)律變化不變（要記住單擺做簡諧運(yùn)動的周期公式）一定重點(diǎn)知識回顧1.振幅(A)●簡諧運(yùn)動的A、T、F2.位移例.做簡諧運(yùn)動的物體，每次通過同一位置時，一定相同的物理量（）A、速度B、位移C、加速度D、回復(fù)力ＢＣＤ例.做簡諧運(yùn)動的物體，每次通過同一位置時，一定相同的物理量例.如圖，兩根長度為L的細(xì)線下端栓一質(zhì)量為m的小球，兩線間的夾角為，今使小球在垂直紙面內(nèi)做小幅振動，求：其振動周期。L雙線擺Ｔ＝２π例.如圖，兩根長度為L的細(xì)線下端栓一質(zhì)量為m的小球，兩線間的軌道擺例.一個半徑為R的圓弧型軌道豎直放置，軌道光滑，小球A從圓心O’處自由落下，小球B同時從非常接近O點(diǎn)的P點(diǎn)無初速釋放，試比較A與B誰先到達(dá)O點(diǎn)。ABRO’OPｔＢＯ＝ｔＡＯ＝ｔＢＯ＞ｔＡＯ軌道擺例.一個半徑為R的圓弧型軌道豎直放置，軌道光滑，小球A例.一擺長為L的單擺,在懸點(diǎn)正下方5L/9處有一釘子,則這個單擺的周期是？L復(fù)合擺例.一擺長為L的單擺,在懸點(diǎn)正下方5L/9處有一釘子,則這個例.如圖，將擺長為L的單擺放在一升降機(jī)中，若升降機(jī)以加速度a向上勻加速運(yùn)動，求：單擺周期。等效重力加速度斜面上的單擺ｇ＇＝ｇ＋ａ單擺周期Ｔ＝２πa例.如圖，將擺長為L的單擺放在一升降機(jī)中，若升降機(jī)以加速度a等效重力加速度的求解1.求出類單擺的平衡位置2.求出單擺在平衡位置不動時懸繩的拉力或支持面的支持力F。（不適合用在有洛倫茲力和庫侖力的情況）3.利用g’=F/m求出等效重力加速等效重力加速度的求解斜面上的單擺側(cè)視圖：T=2π斜面上的單擺側(cè)視圖：T=2π六、簡諧運(yùn)動的圖像1.作法：

以橫軸表示時間，縱軸表示位移，根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)取單位、定標(biāo)度、描點(diǎn)，用平滑曲線連接各點(diǎn)得到圖像。六、簡諧運(yùn)動的圖像1.作法：以橫軸表示時間，六、簡諧運(yùn)動的圖像1.作法：2.特點(diǎn)：正弦曲線表示從平衡位置開始記時。余弦曲線表示從振幅處開始記時。圖像是一條正弦（或余弦）曲線。六、簡諧運(yùn)動的圖像1.作法：2.特點(diǎn)：正弦曲線表示從平衡六、簡諧運(yùn)動的圖像1.作法：2.特點(diǎn)：3.意義：表示振動物體的位