物理3-4机械振动

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1、1、机械振动(1)平衡位置：物体振动时的中心位置，振动物体未开始振动时相对于参考系静止的位置，或沿振动方向所受合力等于零时所处的位置叫平衡位置。(2)机械振动：物体在平衡位置附近所做的往复运动，叫做机械振动，通常简称为振动。(3)振动特点：振动是一种往复运动，具有周期性和重复性2、简谐运动(1)弹簧振子：一个轻质弹簧联接一个质点，弹簧的另一端固定，就构成了一个弹簧振子。(2)振动形成的原因①回复力：振动物体受到的总能使振动物体回到平衡位置，且始终指向平衡位置的力，叫回复力。振动物体的平衡位置也可说成是振动物体振动时受到的回复力为零的

2、位置。②形成原因：振子离开平衡位置后，回复力的作用使振了回到平衡位置，振子的惯性使振子离开平衡位置；系统的阻力足够小。(3)振动过程分析1.振子的运动A→OO→A′A′→OO→A2.对O点位移的方向怎样？ 向右     向左     向左    向右大小如何变化？ 减小     增大     减小    增大3.回复力的方向怎样？向左     向右     向右      向左大小如何变化？减小增大     减小      增大4.加速度的方向怎样？ 向左     向右    向右      向左大小如何变化？减小增大   减小  

3、    增大5.速度的方向怎样？ 向左     向左    向右     向右大小如何变化？增大     减小    增大    减小6.动量的方向怎样？   向左     向左     向右     向右大小如何变化？增大     减小     增大    减小7.振子的动能增大减小增大减小8.弹簧的势能减小增大减小增大9.系统总能量不变不变不变不变(4)简谐运动的力学特征①简谐运动：物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总指向平衡位置的回复力的作用下的振动，叫做简谐运动。②动力学特征：回复力F与位移x之间的关系为F＝－kx式

4、中F为回复力，x为偏离平衡位置的位移，k是常数。简谐运动的动力学特征是判断物体是否为简谐运动的依据。③简谐运动的运动学特征a＝－ kx加速度的大小与振动物体相对平衡位置的位移成正比，方向始终与位移方向相反，总指向平衡位置。简谐运动加速度的大小和方向都在变化，是一种变加速运动。简谐运动的运动学特征也可用来判断物体是否为简谐运动。例题：试证明在竖直方向的弹簧振子做的也是简谐振运动。证明：设O为振子的平衡位置，向下方向为正方向，此时弹簧形变量为ｘ0，根据胡克定律得ｘ0＝mg/k当振子向下偏离平衡位置ｘ时，回复力为F＝mg－ｋ(ｘ＋ｘ0)则

5、Ｆ＝－kx所以此振动为简谐运动。3、振幅、周期和频率      ⑴振幅①物理意义：振幅是描述振动强弱的物理量。    ②定义：振动物体离开平衡位置的最大距离，叫做振动的振幅。③单位：在国际单位制中，振幅的单位是米(m)。④振幅和位移的区别①振幅是指振动物体离开平衡位置的最大距离；而位移是振动物体所在位置与平衡位置之间的距离。②对于一个给定的振动，振子的位移是时刻变化的，但振幅是不变的③学生代表答：③位移是矢量，振幅是标量。④振幅等于最大位移的数值。  ⑵周期和频率①全振动振动物体以相同的速度相继通过同一位置所经历的过程，也就是连续的

6、两次位置和振动状态都相同时所经历的过程，叫做一次全振动。②周期和频率a、周期：做简谐运动的物体完成一次全振动所需的时间，叫做振动的周期，单位：s。b、频率：单位时间内完成的全振动的次数，叫频率，单位：Hz，1Hz＝1 s－1。c、周期和频率之间的关系：T＝1fd、研究弹簧振子的周期弹簧振子的周期由振动系统本身的质量和劲度系数决定，质量较小时周期较小，劲度系数较大时周期较小。周期与振幅无关。e、固有周期和固有频率对一个确定的振动系统，振动的周期和频率只与振动系统本身有关，所以把周期和频率叫做固有周期和固有频率。 4、简谐运动的图象⑴简

7、谐运动图象：简谐运动的位移—时间图象通常称为振动图象，也叫振动曲线。⑵简谐运动振动图象的特点所有简谐运动的振动图象都是正弦或余弦曲线。(3)简谐运动图象的物理意义表示振动物体相对于平衡位置的位移随时间的变化情况，或反映位移随时间的变化规律。振动图象描述的是一个振动质点在各个不同时刻相对于平衡位置的位移，不是反映质点的运动轨迹。⑷简谐运动振动图象的应用①判断振动的性质②读出振动的振幅A③读出任意时刻t对平衡位置的位移④读出振动的周期T⑤判断任意时刻回复力和加速度的方向⑥任意时刻的速度方向⑦图象随时间的变化4、简谐运动的图象⑴简谐运动图

8、象：简谐运动的位移—时间图象通常称为振动图象，也叫振动曲线。⑵简谐运动振动图象的特点所有简谐运动的振动图象都是正弦或余弦曲线。(3)简谐运动图象的物理意义表示振动物体相对于平衡位置的位移随时间的变化情况，或反映位移随时间的变化规律。振