物理讲座8振动与波动.ppt

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1、物理讲座扬州职大电子工程系贾湛2013.8振动与波机械振动阻尼振动简谐运动受迫振动弹簧振子单摆特征周期性运动变加速运动机械能守恒表征振幅、周期、频率描述方法图象法周期公式（测g值）共振机械波形成与传播特点及类型描绘方法传播规律波的图象波的公式波的叠加、干涉、衍射多普勒效应振　动在　介质　中传　播知识结构机械振动：物体（或物体的某一部分）在某一中心位置（平衡位置）两侧所做的往复运动，叫做机械振动。机械振动有许多物体看起来是静止的，其实它处在动态平衡。常常束缚在平衡位置附近运动。如固体的分子等。而且波动是讨论的一个区域有代表性点的振动，所以研究振动

2、有很重要的意义。振动最简单的理想模型，就是简谐振动模型。它可以用正弦或余弦函数表示，由于数学上的突破，各种做来回运动的函数都可以用正弦或余弦函数展开，于是简谐振动理论是整个振动理论和波动理论的基础理论。定义：物体在跟位移大小成正比，并且总是指向平衡位置的回复力作用下的振动。动力学特征：F=－kx——回复力简谐运动方程：x＝Asin(ωt＋φ)①②③④⑤⑥简谐运动简谐运动实例周期（T）：完成一次全振动所经历的时间。频率（f）：一秒钟内完成全振动的次数。单位:赫兹(Hz)。振幅（A）：振动物体离开平衡位置的最大距离。位移（x）：由平衡位置指向质点所

3、在位置的有向线段，矢量。表述机简谐振动的物理量圆频率（ω）与频率关系：ω=2πf周期频率和圆频率都是表征振动快慢的物理量。频率与周期关系：相位（ωt+φ）：描述物理振动的状态。简谐运动方程：x＝Asin(ωt＋φ)简谐运动方程圆频率振幅相位初相位位移运动的图象x＝Asinωtx＝Asin(ωt+90°）简谐运动合成举例弹簧振子模型OABCDOABCDOABCDOABCDOABCDOABCDOABCDOBCDAXXXXXXFFFFFFV=0V最大V=0V最大x＝Asinωt简谐运动中动能和势能在发生相互转化，但机械能的总量保持不变，即机械能守恒。

4、tE0机械能简谐运动的能量由劲度系数和振幅决定.劲度系数越大,振动的能量越大；振幅越大，振动的能量越大.简谐运动的能量动能最大势能最大势能最大动能和势能也作周期变化，但比位移周期快一倍。位移动能势能单摆模型式中l为摆长g为当地重力加速度。与单摆小球质量无关。单摆的等时性：在小振幅摆动时，单摆的振动周期跟振幅和振子的质量都没关系.(1)单摆：一条不可伸长的、忽略质量的细线，一端固定，另一端拴一质点，这样构成的装置叫单摆.这是一种理想化的模型，实际悬线(杆)下接小球的装置都可作为单摆.(2)单摆振动可看作简谐运动的条件是最大偏角α＜10°.作简谐运

5、动的物体，当它每次经过同一位置时，一定相同的物理量是（）A：速度B：位移C：回复力D：加速度BCD例√√√A．等于在平衡位置时振子的动能B．等于在最大位移时弹簧的弹性势能C．等于任意时刻振子动能与弹簧弹性势能之和D．位移越大振动能量也越大ABC关于弹簧振子做简谐运动时的能量，下列说法正确的有（）例√√√(1)单摆的振幅为________，频率为________，摆长为________，一周期内位移x(F回、a、Ep)最大的时刻为________．(2)单摆摆球多次通过同一位置时，下列物理量变化的是________．A.位移B.速度C.加速度D.

6、速率E.动能F.摆线张力如图所示为一单摆及其振动图象，由图回答：例3m0.5Hz1m0.5s或1.5sB一个弹簧振子，第一次被压缩x后释放做自由振动，周期为T1，第二次被压缩2x后释放做自由振动，周期为T2，则两次振动周期之比T1∶T2为()A．1∶1B．1∶2C．2∶1D．1∶4A例√阻尼振动：当系统受到阻力时的振动。过阻尼临界阻尼欠阻尼xt0阻尼振动阻尼振动要消耗机械能，因而振幅会减少，最后停下。共振当=0时，系统的振动速度和振幅都达到最大值。受迫振动：系统在周期性驱动力作用下的振动．物体做受迫振动的频率等于驱动力的频率，与物体的固有

7、频率0无关．固有频率：不受外力作用时振动的频率。受迫振动和共振随后在大风中因产生共振而断塌我国四川綦江彩虹桥的断裂：武警跑步（引起共振）质量太差，1940年华盛顿的塔科曼大桥在大风中产生振动某振动系统的固有频率为f0，在周期性驱动力的作用下做受迫振动，驱动力的频率为f.若驱动力的振幅保持不变，下列说法正确的是()A．当f＜f0时，该振动系统的振幅随f增大而减小B．当f＞f0时，该振动系统的振幅随f减小而增大C．该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f0D．该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f例BD√√波动是振动的传播过程。介质中的任一点在

8、波源的影响下受迫振动。机械波：机械振动在介质中的传播过程。电磁波：变化的电场和变化的磁场在空间的传播过程。波带操：机械波在彩带上传播介质注：波动是波源