高中物理-机械振动和机械波课件.ppt

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1、§5.1简谐运动一、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，简称振动。O（1）平衡位置：物体原来静止的位置。OO分析说明：回复力的作用是使物体回到平衡位置，是以效果命名的；它可以是某一个力，也可以是某几个力的合力，还可以是某个力的分力。（2）回复力：物体离开平衡位置时受到的指向平衡位置的合力。思考：物体为什么会做这样的运动？1.定义：物体在与位移大小成正比、方向总是指向平衡位置的回复力作用下的振动叫简谐运动。二、简谐运动即：位移x：指物体相对于平衡位置的位移。（即初位置为平衡位置）k：比例系数“-”表示回复力与位移方向相反。简

2、谐运动OA=OB2.描述简谐运动的物理量（1）振幅A振动物体离开平衡位置的最大距离。是标量物理意义：描述振动强弱的物理量振幅的两倍（2A）表示振动物体运动范围OAB除了回复力、位移、速度、加速度外，还有：—描述振动快慢的物理量一次全振动：振动物体从某一初始状态开始，再次回到初始状态（即位移、速度均与初态完全相同）所经历的过程。频率f：单位时间内完成全振动的次数2.描述简谐运动的物理量（2）周期和频率周期T：振子完成一次全振动所需要的时间OABCD周期与频率的关系：简谐运动的物理量（对称性）三、简谐运动的位移—时间图象1.图像绘制方法（1）频

3、闪照相(2)描图记录法三、简谐运动的位移—时间图象1.图像绘制方法这种记录振动的方法在实际中有很多应用。医院里的心电图及地震仪中绘制的地震曲线等，都是用类似的方法记录振动情况的。绘制地震曲线的装置心电图（3）用传感器三、简谐运动的位移—时间图象1.图像绘制方法三、简谐运动的位移—时间图象简谐运动的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图象（x—t图象）是一条正弦曲线。简谐运动是最简单、最基本的振动。2.图像1050-5-10t/sx/cm123456（1）振幅A=10cm,周期T=4s,频率f=0.25Hz；（2）任一时刻x、F回、

4、a、v的大小和方向；（3）任意时间内振动物体的路程；（4）任意两点间运动所用的时间。3.由图像可获得的信息t/sO3-3612x/cm1.质点离开平衡位置的最大位移？2.1s末、4s末、7s末、9s末质点位置在哪里？3.1s末、6s末质点朝哪个方向运动？练习：4.质点在8s末、11s末的位移是多少？5.质点从0开始在3s内、12s内通过的路程分别是多少？振幅圆频率相位初相位四、简谐运动的表达式实际上经常用到的是两个相同频率的简谐运动的相位差，简称相差。同相：频率相同、初相相同(即相差为0）的两个振子振动步调完全相同。反相：频率相同、相差为π

5、的两个振子振动步调完全相反。四、简谐运动的表达式下图是甲乙两弹簧振子的x–t图象，两振动振幅之比为______，频率之比为_____，甲和乙的相差为_____。2∶11∶1练习1：练习2：有两个简谐运动：它们的振幅之比是多少？它们的周期各是多少？t=0时它们的相位差是多少？五、简谐运动的几何描述—参考圆匀速圆周运动在x轴上的投影为简谐运动。用旋转矢量图画简谐运动的图五、简谐运动的几何描述—参考圆为初位置与x轴所夹的圆心角A为圆轨道的半径为角速度简谐运动可以用做圆周运动的质点在x轴上的投影来表示：简谐运动的速度v和加速度a为做圆周运动的质点M

6、的速度vM和加速度aM在x轴上的投影，即相互之间的关系：２.摆长：悬点到摆球重心的距离叫做摆长。１.单摆：细线一端固定在悬点，另一端系一个小球，如果细线的质量与小球相比可以忽略；球的直径与线的长度相比也可以忽略，这样的装置就叫做单摆。摆长L=L0+R六、单摆（1）摆线质量m远小于摆球质量M，即m<

7、摆的受力特征判断4.单摆振动性质的探究结论：在摆角较小时单摆的振动是简谐运动。摆角正弦值弧度值1º0.017540.017452º0.034900.034913º0.052340.052364º0.069760.069815º0.087160.087276º0.104530.104727º0.121870.122178º0.139170.139639º0.156430.1570810º0.173650.1744511º0.190810.1918912º0.207910.2093413º0.224950.2267814º0.241920.24

8、42315º0.258820.2616720º0.342020.3488930º0.500000.5233445º0.707110.7853960º0.866031.046679