机械振动教学文稿.ppt

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1、机械振动单摆弹簧振子物体振动时有一中心位置,物体(或物体的一部分)在中心位置两侧做往复运动,振动是机械振动的简称。2.简谐运动(1)弹簧振子①滑块的运动是平动,可以看作质点。②弹簧的质量远远小于滑块的质量,可以忽略不计。明确: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。说明我们研究在没有阻力的理想条件下弹簧振子的运动。(2)弹簧振子为什么会振动?物体做机械振动时,一定受到指向中心位置的力,这个力的作用总能使物体回到中心位置,这个力叫回复力。回复力是根据力的效果命名的,对于弹簧振子,它是弹力。根据胡克定律,弹簧振子的回复力与位移成正比,与位移方向相反。明确:物体

2、在跟位移大小成正比,并且总指向平衡位置的力作用下的振动,叫做简谐运动。写出F=-kx3.在一次全振动中,相关物理量的变化规律(1)位移的变化(2)回复力的变化(3)加速度的变化(4)速度的变化符号约定:增大↑减小↓最大M 零0向左←向右→二、振幅、周期和频率振幅A:振动物体离开平衡位置的最大距离。振幅是标量,表示振动的强弱。轻敲一下音叉,声音不太响,音叉振动的振幅较小,振动较弱。重敲一下音叉,声音较响,音叉振动的振幅较大,振动较强。振幅的单位和长度单位一样,在国际单位制中,用米表示。振动的周期和频率(1)、振动的周期T:做简谐运动的物体完成一次全振动的时间。振动的频率f:单位时间内

3、完成全振动的次数。(2)、周期的单位为秒(s)、频率的单位为赫兹(Hz)。周期和频率都是表示振动快慢的物理量。两者的关系为:T=1/f  或  f=1/T举例来说,若周期T=0.2s,即完成一次全振动需要0.2s,那么1s内完成全振动的次数,就是1/0.2=5s-1.也就是说,1s钟振动5次,即频率为5Hz.我们可以认识到,同一个振子,其完成一次全振动所用时间是不变的,但振动的幅度可以调节.不同的振子,虽振幅可相同,但周期是不同的.简谐运动的周期或频率与振幅无关实验演示(引导学生注意听):敲一下音叉,声音逐渐减弱,即振幅逐渐减小,但音调不发生变化,即频率不变.振子的周期(或频率)由

4、振动系统本身的性质决定,称为振子的固有周期或固有频率.单摆1.单摆的回复力要分析单摆回复力,先从单摆受力入手。其中用到了两个近似:(1)sinα≈α;(2)在小角度下AO直线与AO弧线近似相等。这两个近似成立的条件是摆角很小,α<5°。由数学知识可知,以弧度为角度单位,sinα≈α。α<5°的情况下,单摆的回复力为满足简谐运动的条件,即物体在大小与位移大小成正比,方向与位移方向相反的回复力作用下的振动,为简谐运动。所以,当α<5°时,单摆振动是一种简谐运动。3.单摆的周期[演示1]将摆长相同,质量不同的摆球拉到同一高度释放。现象:两摆球摆动是同步的,即说明单摆的周期与摆球质量无关,

5、不会受影响。[演示2]摆角小于5°的情况下,把两个摆球从不同高度释放。现象:摆球同步振动,说明单摆振动的周期和振幅无关。[演示3]取摆长不同,两个摆球从某一高度同时释放,注意要α<5°。现象:两摆振动不同步,而且摆长越长,振动就越慢。这说明单摆振动和摆长有关。具体有什么关系呢?经过一系列的理论推导和证明得到周期公式:我们可以认识到,同一个振子,其完成一次全振动所用时间是不变的,但振动的幅度可以调节.不同的振子,虽振幅可相同,但周期是不同的.简谐运动的周期或频率与振幅无关实验演示(注意听):敲一下音叉,声音逐渐减弱,即振幅逐渐减小,但音调不发生变化,即频率不变.振子的周期(或频率)由

6、振动系统本身的性质决定,称为振子的固有周期或固有频率.单摆1.单摆的回复力要分析单摆回复力,先从单摆受力入手。其中用到了两个近似:(1)sinα≈α;(2)在小角度下AO直线与AO弧线近似相等。这两个近似成立的条件是摆角很小,α<5°。由数学知识可知,以弧度为角度单位,sinα≈α。α<5°的情况下,单摆的回复力为满足简谐运动的条件,即物体在大小与位移大小成正比,方向与位移方向相反的回复力作用下的振动,为简谐运动。所以,当α<5°时,单摆振动是一种简谐运动。3.单摆的周期[演示1]将摆长相同,质量不同的摆球拉到同一高度释放。现象:两摆球摆动是同步的,即说明单摆的周期与摆球质量无关,

7、不会受影响。[演示2]摆角小于5°的情况下,把两个摆球从不同高度释放。现象:摆球同步振动,说明单摆振动的周期和振幅无关。[演示3]取摆长不同,两个摆球从某一高度同时释放,注意要α<5°。现象:两摆振动不同步,而且摆长越长,振动就越慢。这说明单摆振动和摆长有关。具体有什么关系呢?经过一系列的理论推导和证明得到周期公式:甲乙两个单摆,甲的摆长是乙摆长的4倍,乙摆球质量是甲球质量的2倍。在甲振动5次的时间内,乙摆球振动____次。1.关于回复力,下列说法正确的是()A。回复

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