第43讲机械振动简谐运动的基本概念
机械振动——简谐运动的基本概念
旋转矢量引言：前面介绍了用数学表达式及曲线表示简谐运动中位移和时间的关系。
本节将介绍用旋转矢量表示位移和时间的关系。
引入旋转矢量的优点：1）形象地了解简谐运动的各个物理量；2）为简谐运动的合成提供了最简捷的研究方法。
一、 旋转矢量图示法：一长度为A 的矢量A在XOY 平面内绕O点沿逆时针方向旋转，其角速度为ω，在t=0时，矢量与X 轴的夹角为φ；这样的矢量称为旋转矢量。
在任意时刻，矢量A与X 轴的夹角为ϕω+ t ，A的矢端M 在轴上的投影为) cos(ϕω+=t A x 。
即：旋转矢量本身并不作简谐运动，而是旋转矢量的矢端在X 轴上的投影点在作简谐运动。
在旋转矢量的转动过程中，矢端作匀速圆周运动，此圆称为参考圆。
二、旋转矢量与简谐运动的关系：简谐振动的方程x=Acos(ωt+φ)， 根据几何学原理可以把它看作一旋转着的矢量A 在x 轴上的投影。
振幅矢量转动一周，相当于振动一个周期。
当一矢量A 绕其一端点o 以角速度ω 旋转时，另一端点在x 轴或y 轴上的投影点上将作简谐振动。
设t =0时，A 与x 轴夹角为ϕ ，t 时刻，A 转过ω t 角，则矢量端点在x 轴上投影点坐标为x =Asin （ωt+φ）。
显然投影点作简谐振动的振幅、圆频率、初相与A 矢量大小、旋转角速度、初始A 与x 轴夹角一一对应。
当然，投影点的速度和加速度也与简谐振动的速度和加速度相对应。
A ←→ 振幅 ω←→ 圆频率 φ←→ 初相位ωt+φ←→ 相位三、旋转矢量的应用： 1．作振动图(演示)：用旋转矢量A 来表示简谐振动形象直观，一目了然，在以后分析两个以上谐振动合成时十分有用和方便。
旋转矢量图及简诣运动的x-t 图2．求初相位：如图，质点在x=A/2处向右运动，3/πϕ-＝ 质点在x=A/2处向左运动，3/πϕ＝ 质点在x=-A/2处向右运动，3/2πϕ-＝质点在x=-A/2处向左运动，3/2πϕ＝ 3．可以用来求速度和加速度：矢端M 的速度与加速度大小为A v M ω=、A a M 2ω=，在X 轴上的投影为)t cos() t cos()t sin() t sin(2ϕωωϕωϕωωϕω+-=+-=+-=+=A a a A v v M M －4．振动的合成(第6节内容)例：一个质点沿x 轴作简谐运动，振幅A=0.06m ，周期T=2s ，初始时刻质点位于x 0=0.03m 处且向x 轴正方向运动。
简谐运动知识点总结笔记
简谐运动知识点总结笔记一、简谐运动的基本概念1. 简谐运动的定义简谐运动是指物体沿着直线或者绕着某个固定轴线作往复振动的运动。
简谐运动有其特定的数学描述和物理规律，可以用简单的正弦或余弦函数来描述物体的运动规律。
2. 简谐运动的特点简谐运动具有周期性、相位一致、振幅恒定、运动轨迹为直线或圆周等特点。
对于弹簧振子、单摆等物体的振动运动都可以看作是简谐运动。
3. 简谐运动的数学描述简谐运动可以用如下的数学公式来描述：\[x(t) = A \cdot sin(\omega t + \phi)\]其中，\(x(t)\)表示物体在t时刻的位置，A表示振幅，\(\omega\)表示角频率，\(\phi\)表示初相位。
通过这个公式可以很清晰地描述出物体的振动规律。
二、简谐运动的基本物理规律1. 简谐运动的力学规律根据牛顿第二定律，对于简谐运动的物体，其受力与位移成正比。
设物体的位移函数为x(t)，则其受力与位移的关系可以表示为\[F = -kx(t)\]其中，k为弹簧或摆的劲度系数，代表着弹簧或摆的刚度。
这个公式也被称为胡克定律，描述了弹簧振子的特点。
2. 简谐运动的能量规律对于简谐运动物体，其动能和势能之和保持不变。
设物体的位移函数为x(t)，则其动能和势能可以表示为\[E = \frac{1}{2}m\omega^2A^2\]其中，m为物体的质量，\(\omega\)为角频率，A为振幅。
这个公式说明了简谐运动物体能量的守恒规律。
三、简谐运动的应用弹簧振子是最常见的简谐运动的例子，它的振动规律可以很好地用简谐运动的公式来描述。
由于弹簧振子的周期性和稳定性，因此在各个领域都有广泛的应用，比如钟表的摆动、汽车的避震器等。
2. 单摆单摆也是一个常见的简谐运动的例子，它的振动规律同样可以用简谐运动的公式来描述。
由于单摆的周期与摆长和重力加速度有关，因此可以通过单摆来测量重力加速度等物理量。
单摆也常用作物理实验中的展示装置。
简谐振动的概念
简谐振动的概念
简谐运动随时间按余弦（或正弦）规律的振动，或运动。
又称简谐振动。
简谐运动是最基本也最简单的机械振动。
当某物体进行简谐运动时，物体所受的力跟位移成正比，并且总是指向平衡位置。
它是一种由自身系统性质决定的周期性运动。
（如单摆运动和弹簧振子运动）实际上简谐振动就是正弦振动。
故此在无线电学中简谐信号实际上就是正弦信号。
扩展资料
简谐振动位移公式：x=Asinωt
简谐运动恢复力：F=-KX=-md^2x/dt^2=-mω^2x
ω^2=K/m
简谐运动周期公式：T=2π/ω=2π(m/k)^1/2
如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图像（x-t图像）是一条正弦曲线，这样的振动叫做简谐运动。
R是匀速圆周运动的半径，也是简谐运动的振幅；ω是匀速圆周运动的角速度，也叫做简谐运动的圆频率,ω=√(k/m)；
φ是t=0时匀速圆周运动的物体偏离该直径的角度(逆时针为正方向)，叫做简谐运动的初相位。
在t时刻，简谐运动的位移x=Rcos(ωt+φ)，简谐运动的速度v=-ωRsin(ωt+φ)，简谐运动的加速度a=-(ω^2)Rcos(ωt+φ),这三个式子叫做简谐运动的方程。
机械振动和简谐振动
机械振动和简谐振动机械振动是自然界和工程实践中常见的现象，而简谐振动则是机械振动中最为基本和重要的模型。
本文将介绍机械振动和简谐振动的概念、特点以及一些应用。
一、机械振动的概念和特点机械振动是物体围绕平衡位置做周期性的往复运动。
它可以是机械系统中的部件振动，也可以是整个机械系统的振动。
机械振动往往由质点或弹簧等弹性元件的弹力引起。
其特点如下：1. 周期性：机械振动的运动是周期性的，当物体围绕平衡位置做一次完整的往复运动后又回到同样的位置和状态。
这一周期性使得机械振动具有可预测性和可重复性。
2. 频率：机械振动的频率是其运动的重要特征，代表了单位时间内振动的次数。
频率与振动周期的倒数成正比，可以通过实验或计算得到。
3. 幅度：机械振动的幅度代表了振动的最大位移或最大速度。
幅度与振动的能量大小相关，可以通过实验或计算得到。
4. 阻尼和驱动力：机械振动中常常存在阻尼和外加驱动力。
阻尼消耗了振动的能量，而驱动力则为物体提供了能量，影响了振动的稳定性和特性。
5. 谐振现象：在机械振动中，当外加力的频率接近物体的固有频率时，会出现谐振现象。
谐振时，振动幅度最大，能量传递效率高。
二、简谐振动的概念和特点简谐振动是机械振动中最简单的一种形式，其模型假设了无阻尼和驱动力的作用。
简谐振动具有以下特点：1. 一维振动：简谐振动在物理模型中往往被假设为一维振动，即物体围绕一个平衡位置在一条直线上往复振动。
2. 束缚性：简谐振动在一个有限范围内进行，物体保持在某个平衡位置附近做往复运动，不会无限制地扩散或发散。
3. 固有频率：简谐振动的频率与物体的固有特性有关，而与外界的驱动力无关。
物体的固有频率可以通过实验或计算得到。
4. 振幅和相位：简谐振动的振幅和相位是其两个重要的参数。
振幅代表振动的最大位移或速度，而相位则代表振动的位置关系。
5. 能量守恒：在简谐振动中，能量在势能和动能之间周期性转换，总能量保持不变，体现了能量守恒定律。
机械振动基本概念与特性
机械振动基本概念与特性一、引言机械振动是指物体在作用力下发生周期性的来回运动。
它是机械工程中的重要研究领域，对于设计和优化机械系统具有重要意义。
本文将介绍机械振动的基本概念与特性，以帮助读者更好地理解和应用振动学知识。
二、振动的基本概念1. 振动的定义振动是指物体相对于平衡位置以一定频率和幅度进行的周期性来回运动。
振动的频率表示单位时间内振动的次数，通常用赫兹（Hz）来表示。
振动的幅度则表示物体离开平衡位置的最大偏移量。
2. 振动的周期与频率振动的周期是指物体完成一次完整振动所需的时间，通常用秒（s）来表示。
频率则是指单位时间内振动的次数，其倒数即为周期的倒数。
频率和周期之间的关系可以用公式f=1/T表示，其中f表示频率，T表示周期。
3. 振动的幅度与振幅振动的幅度是指物体相对于平衡位置的最大偏移量。
振幅则是指振动的幅度的绝对值，即振动的最大偏移量的正值。
三、振动的特性1. 振动的阻尼振动的阻尼是指振动系统受到的阻力或摩擦力的影响，导致振动能量逐渐减小。
阻尼可以分为无阻尼、欠阻尼和过阻尼三种情况。
无阻尼指振动系统没有受到任何阻力或摩擦力的影响，振动能量保持不变。
欠阻尼指振动系统受到一定阻力或摩擦力的影响，但振动能量仍然保持在一定范围内。
过阻尼指振动系统受到较大的阻力或摩擦力的影响，振动能量迅速减小，振动过程较为缓慢。
2. 振动的共振共振是指振动系统在受到外力作用下，振幅不断增大的现象。
当外力的频率与系统的固有频率相等或接近时，共振现象最为明显。
共振可以使振动系统的能量传递更加高效，但也可能导致系统的破坏。
3. 振动的谐振谐振是指振动系统在受到外力作用下，振幅达到最大的状态。
当外力的频率与系统的固有频率完全相等时，谐振现象最为明显。
谐振可以使振动系统的能量传递更加高效，但也可能导致系统的破坏。
四、应用与展望机械振动的研究在许多领域都有重要的应用，如机械工程、航空航天、汽车工程等。
通过对振动特性的研究，可以优化机械系统的设计，提高系统的稳定性和工作效率。
简谐运动与振动
简谐运动与振动简谐运动与振动是物理学中重要的概念，它们在我们日常生活和科学研究中都有广泛应用。
本文将介绍简谐运动与振动的定义、特点、数学描述以及一些实际应用。
一、简谐运动的定义与特点简谐运动是指物体在一个恢复力作用下以一定的频率周期性地来回振动。
其特点主要包括：1. 恢复力与位移成正比，反向相反；2. 运动轨迹为直线、圆弧或部分圆；3. 周期恒定，运动速度和加速度变化与时间成正弦关系。
二、简谐运动的数学描述简谐运动可以通过以下的数学模型进行描述。
设物体的位置为x，振动周期为T，角频率为ω，初相位为φ，振幅为A。
则物体的位移可以表示为x = A*sin(ωt + φ)。
其中，sin为正弦函数，t代表时间。
三、简谐运动与振动的实际应用简谐运动与振动在我们的生活和科学研究中有着广泛的应用。
以下是一些实际应用的例子。
1. 弹簧振子：弹簧振子是简谐运动的典型例子。
当给弹簧振子施加一个外力后，它会围绕平衡位置进行振动，而且振动的周期是恒定的。
弹簧振子在钟表中的应用、音叉的振动等方面都有重要作用。
2. 机械振动：在机械工程中，简谐振动被广泛应用于结构的设计和优化。
比如，建筑物在受到地震或风力作用时会发生振动，通过研究简谐振动的特性，可以更好地设计抗震结构和减小振动对建筑物的影响。
3. 电子振荡器：在电子技术中，简谐振动是电路中振荡器的基础。
振荡器可以产生稳定的频率信号，广泛应用于通信、雷达、计算机等领域。
4. 分子振动：分子在化学反应和材料科学中的振动也可以用简谐振动的模型来描述。
通过研究分子的振动频率和模式，我们可以揭示分子的结构和性质，进而推动新材料的研发和应用。
综上所述，简谐运动与振动是物理学中重要的概念，它们不仅在理论研究中有着重要地位，而且在各个领域的实际应用中也发挥着重要作用。
对于科学研究和生活中的诸多问题，理解和应用简谐运动与振动的原理将有助于我们更好地理解和解决问题。
高中物理选修34知识点机械振动与机械波解析
机械振动与机械波简谐振动一、学习目标1.了解什么是机械振动、简谐运动2.正确明白得简谐运动图象的物理含义，明白简谐运动的图象是一条正弦或余弦曲线。
二、知识点说明1.弹簧振子(简谐振子)：(1)平稳位置：小球偏离原先静止的位置；(2)弹簧振子：小球在平稳位置周围的往复运动，是一种机械运动，如此的系统叫做弹簧振子。
(3)特点：一个不考虑摩擦阻力，不考虑弹簧的质量，不考虑振子的大小和形状的理想化的物理模型。
2.弹簧振子的位移—时刻图像弹簧振子的s—t图像是一条正弦曲线，如下图。
3.简谐运动及其图像。
(1)简谐运动：若是质点的位移与时刻的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图像(x-t图像)是一条正弦曲线，如此的振动叫做简谐运动。
(2)应用：心电图仪、地震仪中绘制地震曲线装置等。
三、典型例题例1：简谐运动属于以下哪一种运动( )A．匀速运动 B．匀变速运动C．非匀变速运动 D．机械振动解析：以弹簧振子为例，振子是在平稳位置周围做往复运动，而且平稳位置处合力为零，加速度为零，速度最大．从平稳位置向最大位移处运动的进程中，由F＝－kx可知，振子的受力是转变的，因此加速度也是转变的。
故A、B错，C正确。
简谐运动是最简单的、最大体的机械振动，D正确。
答案：CD简谐运动的描述一、学习目标1．明白简谐运动的振幅、周期和频率的含义。
2．明白振动物体的固有周期和固有频率，并正确明白得与振幅无关。
二、知识点说明1.描述简谐振动的物理量，如下图：(1)振幅：振动物体离开平稳位置的最大距离，。
(2)全振动：振子向右通过O点时开始计时，运动到A，然后向左回到O，又继续向左达到，以后又回到O，如此一个完整的振动进程称为一次全振动。
(3)周期：做简谐运动的物体完成一次全振动所需要的时刻，符号T表示，单位是秒(s)。
(4)频率：单位时刻内完成全振动的次数，符号用f表示，且有，单位是赫兹(Hz)，。
(5)周期和频率都是表示物体振动快慢的物理量，周期越小，频率越大，振动越快。
简谐振动的基本概念
简谐振动的基本概念简谐振动是物理学中的重要概念，用以描述一类具有特殊运动规律的系统。
它在各个领域的应用广泛，例如机械振动、电路振动和量子力学等。
本文将从简谐振动的定义、特点以及数学表达等方面对其基本概念进行阐述。
定义简谐振动，顾名思义，是指系统在某一平衡位置附近以一定频率和振幅围绕平衡位置做往复运动的现象。
它可以用一个简单的数学模型来描述，即一个势能函数呈正比于质点与平衡位置距离的二次函数。
典型的例子包括弹簧振子和单摆等。
特点简谐振动的主要特点可以总结为以下几点：1. 周期性：简谐振动的运动是周期性的，即在相同时间间隔内重复出现相同的运动状态。
2. 等幅振动：简谐振动的振幅保持不变，即在整个过程中质点偏离平衡位置的距离始终保持一致。
3. 同频振动：简谐振动的频率固定，即在任意时刻的振动频率都是相同的。
4. 简谐运动方程：简谐振动的运动可以由简谐运动方程来描述，该方程是一个二阶线性微分方程。
数学表达数学上，简谐振动可以用以下公式来表示：x = A * sin(ωt + φ)其中，x表示质点距离平衡位置的位移，A表示振幅，ω表示角频率，t表示时间，φ表示初相位。
应用领域简谐振动在各个领域均有广泛应用，例如：1. 机械振动：在机械工程中，简谐振动常常用于描述弹簧振子、摆锤等系统的运动特性，为设计和优化振动系统提供了重要的理论基础。
2. 电路振动：在电路理论中，简谐振动可以描述电感和电容之间的交互作用，例如LC振荡电路和谐振电路等。
3. 量子力学：在量子力学中，简谐振动是许多物理系统的基本特征，例如原子和分子中的振动模式，通过简谐振动模型可以更好地理解和解释量子力学现象。
总结简谐振动作为一种具有特殊运动规律的系统，其基本概念及数学表达在物理学领域中占据重要地位。
了解简谐振动的定义、特点以及数学表达有助于理解和应用其相关原理。
值得注意的是，简谐振动模型虽然简单，但在实际应用中需要注意系统的非线性因素及更复杂实际情况的考虑，以获得更准确的运动描述和预测。
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第43讲：机械振动简谐运动的基本概念内容：§ 14- 1,§ 14-21 .简谐运动要求:1 •掌握描述简谐运动的特征量 一一振幅、周期、频率、相位的物理意义, 并能熟练地确定振动系统的特征量，从而建立简谐运动方程；2.掌握描述简谐运动的旋转矢量方法与图示法的特点，并会应用于简谐运动规律的讨论与分析。
重点与难点：1 •简谐运动的动力学方程和运动学方程；2 .振幅与初相位的确定；作业:（50分钟）2 •描述简谐运动的物理量问题习题预习P35: 1, 2,P37: 2, 5,§ 14-3,§,7, 8,8, 11§ 14-4, § 14-5第十四章机械振动引言：1什么是振动(Vibration)振动是自然界和工程技术领域常见的一种运动，广泛存在于机械运动、电磁运动、热运动、原子运动等运动形式之中。
从狭义上说，通常把具有时间周期性的运动称为振动。
如钟摆、发声体、开动的机器、行驶中的交通工具都有机械振动。
广义地说，任何一个物理量在某一数值附近作周期性的变化，都称为振动。
变化的物理量称为振动量，它可以是力学量，电学量或其它物理量。
例如：交流电压、电流的变化、无线电波电磁场的变化等等。
2. 什么是机械振动(Mecha nical Vibrati on)机械振动是最直观的振动，它是物体在一定位置附近的来回往复的运动，如活塞的运动，钟摆的摆动等都是机械振动。
3. 研究机械振动的意义不同类型的振动虽然有本质的区别，但是仅就振动过程而言，振动量随时间的变化关系，往往遵循相同的数学规律，从而使得不同本质的振动具有相同的描述方法。
振动是自然界及人类生产实践中经常发生的一种普遍运动形式，研究机械振动的规律也是学习和研究其它形式的振动以及波动、无线电技术、波动光学的基础。
4. 机械振动的特点(1)有平衡点。
(2)且具有重复性，即具有周期性。
5. 机械振动的分类(1)按振动规律分：简谐、非简谐、随机振动。
(2)按产生振动原因分：自由、受迫、自激、参变振动。
(3)按自由度分：单自由度系统、多自由度系统振动。
(4 )按振动位移分：角振动、线振动。
(5)按系统参数特征分：线性、非线性振动。
简谐振动是最基本的振动，存在于许多物理现象中。
本章主要研究简谐振动的规律，也简单介绍阻尼振动、受迫振动、共振等。
本早内容有：§ 14- 1简谐运动§ 14-2简谐运动的振幅、周期(频率)与相位§ 14-3旋转矢量§ 14-4单摆与复摆§ 14-5简谐运动的能量§ 14—6简谐运动的合成§ 14—7阻尼振动、受迫振动、共振§14 — 1简谐运动Simple Harm on ic Vibrati on在一切振动中，最简单和最基本的振动称为简谐运动，其运动量按正弦函 数或余弦函数的规律随时间变化。
任何复杂的运动都可以看成是若干简谐运动 的合成。
本节以弹簧振子为例讨论简谐运动的特征及其运动规律。
一、简谐运动的基本概念：1 •弹簧振子：轻质弹簧（质量不计）一端固定，另一端系一质量为 m 的物体，置于光 肿 滑的水平面上。
物体所受的阻力忽略 '不计。
设在 0点弹簧没有形变，此处 物体所受的合力为零，称0点为平衡位置。
系统一经触发，就绕平衡位置 作来回往复的周期性运动。
这样的运 动系统叫做弹簧振子（harm onic Oscillator2 •弹簧振子运动的定性分析：考虑物体的惯性和作用在物体上的弹性力: B TO 弹性力向左，加速度向左，加速， O T C:弹性力向右，加速度向右，减速， C T O 弹性力向右，加速度向右，加速， O T B ：弹性力向左，加速度向左，减速，物体在B 、C 之间来回往复运动。
结论：物体作简谐运动的条件:物体的惯性一一阻止系统停留在平衡位置作用在物体上的弹性力一一驱使系统回复到平衡位置取平衡位置O 点为坐标原点，水平向右为X 轴物体m （可视为质点）在坐标为x （即相对于O 点的k/VvWWIAW/W ——尸的方向相反，它是始终指向平衡位置的。
离平衡位置越远，力越大；在平衡位 置力为零，物体由于惯性继续运动。
这种始终指向平衡位置的力称为回复力。
2 •动力学方程及其解根据牛顿第二定律，O 点，加速度为零，速度最大; C 点，加速度最大，速度为零; O 点，加速度为零，速度最大; B 点，加速度最大，速度为零。
二、弹簧振子的动力学特征：1 •线性回复力分析弹簧振子的受力情况。
的正方向。
由胡克定律可知，位移）的位置时所受弹簧的作用力 为 f=-kx式中的比例系数 k 为弹簧的劲度 系数（Stiffness ）,它反映弹簧的固 有性质，负号表示力的方向与位移）,它是一个理想化的模型。
f=ma可得物体的加速度为d 2x dt 2这就是简谐运动的微分方程。
三、简谐运动的运动学特征：1简谐振动的表达式（运动学方程）简谐运动的微分方程的解具有正弦、余弦函数或指数形式。
我们采用余弦 函数形式，即x Acos （ t ）这就是简谐运动的运动学方程，式中 A 和$是积分常数。
说明：1）简谐运动不仅是周期性的， 而且是有界的,它们的组合才具有这种性质，这里我们采用余弦函数。
2）考虑三角函数与复数的关系e icos 复数表示简谐运动，其优点是运算比较简单。
物体在简谐运动时，其位移、速度、加速度都是周期性变化的。
简谐运动不仅是周期性的，而且是有界的 一一只有正弦函数、余弦函数或它们的组合才具有这种性质一一采用余弦函数。
二、简谐运动的特点：1 .从受力角度来看——动力学特征合外力f=-kx 与物体相对于平衡位置的位移成正比，方向与位移的方向相 反，并且总是指向平衡位置的。
此合外力又称为线形回复力或准弹性力。
2. 从加速度角度来看一一运动学特征加速度a2x 与物体相对于平衡位置的位移成正比，方向与位移的方向相反，并且总是指向平衡位置的。
对于给定的弹簧振子,2_则上式可以改写为 am 和k 均为正值常量，令2x亡+2 1dt 22x = 0只有正弦函数、余弦函数或i sin ，则 x Aei （七）。
用2 •简谐振动物体的速度和加速度 将简谐运动的运动学方程分别对 时间求一阶和二阶导数，可得简谐运 动的速度和加速度为a说明： dx dt d 2x dt 2Asi n( t )2A cos( t )加速减速 减速 加速............................................ 精品资料推荐 ..........................................3. 从位移角度来看：位移x Acos( t )是时间的周期性函数。
说明：1) 要证明一个物体是否作简谐运动，只要证明上面三个式子中的一个即可，且由其中的一个可以推出另外两个；2) 要证明一个物体是否作简谐运动最简单的方法就是受力方析，得到物体所受的合外力满足回复力的关系。
例题：一个轻质弹簧竖直悬挂，下端挂一质量为m的物体。
今将物体向下拉一段距离后再放开，证明物体将作简谐运动。
证明：取物体平衡位置为坐标原点，竖直向下为x轴的正方向，如inufuu图所示。
物体在平衡位置时所受的合力为零，即mg-kl=O (1)其中mg为物体的重力，I为物体平衡时弹簧的伸长量。
在任一位置x处，物体所受的合力为F=mg-k(x+l) (2)比较⑴、(2)可得F=-kx (3)可见物体所受的合外力与位移成正比，而方向相反，所以该物体将作简谐运动。
§14— 2简谐运动的振幅、周期和相位Amplitude , Period and Frequency， Phase of Simple harmonic Vibration现在我们讨论简谐振动运动学方程 x=Acos( 31+ $中的A 、3、31+ $ $的物理意义。
它们分别是描述谐振动的特征量： 振幅、频率和周期、相位和初相。
振幅、周期和相位等都是描述简谐运动的物理量。
一、 振幅A(Amplitude)—反映振动幅度的大小引入：在简谐运动的表达式中，因为余弦或正弦函数的绝对值不能大于 1,所以物体的振动范围为 +A 与-A 之间。
定义：作简谐运动的物体离开平衡位置的最大位移的绝对值。
说明：(1)A 恒为正值，单位为米(m);(2)振幅的大小与振动系统的能量有关，由系统的初始条件确定。
二、 周期T(Period)与频率(Frequency)—反映振动的快慢1 .周期 Period定义：物体作一次完全振动所需的时间，用T 表示，单位为秒(s)。
x Acos( t ) Acos[ (t T) ]考虑到余弦函数的周期性，有 T =2厂十亠 2 因而有T ——2. 频率 Frequency定义：单位时间内物体所作的完全振动的次数，用v 表示，单位为赫兹(Hz)。
13. 圆频率 Angular Frequency定义：物体在2n 秒时间内所作的完全振动的次数，用3表示，单位为弧度(rad. s -1 或 s -1)。
2说明:1) 简谐运动的基本特性是它的周期性；2) 周期、频率或圆频率均有振动系统本身的性质所决定，故称之为固有周期、 固有频率或固有圆频率。
3)对于弹簧振子， =J —, 丄 4 , T 2 J —。
V m 2 \m V k4) 简谐运动的表达式可以表示为、相位(Phase)—反映振动的状态1.相位质点在某一时刻的运动状态可以用该时刻的位置和速度来描述。
对于作简x Acos( t)Acos(—tT)Acos(2 t谐运动的物体来说，位置和速度分别为x=Acos( t+ )和v=- 3 Asin( t+ ),当振幅A和圆频率3给定时，物体在t时刻的位置和速度完全由t+来确定。
即t+............................................. 精品资料推荐...........................................是确定简谐运动状态的物理量，称之为相位。
相位(wt+ 0)是决定谐振子运动状态的重要物理量 3 t+右和A, 3 —起决定t时刻物体运动状态，即位移X,速度V,和加速度a.在一次全振动中，谐振子有不同的运动状态，分别与0〜2内的一个相位2 •初相位在t=0时，相位为0称为初相位，简称初相，它是决定初始时刻物体运动状态的物理量。
对于一个简谐运动来说，开始计时的时刻不同，初始状态就不同，与之对应的初相位就不同，即初相位与时间零点的选择有关。
结论：对于一个简谐运动，若A、3、$已知，就可以写出完整的运动方程，即掌握了该运动的全部信息。
因此，我们把A、3、$叫做描述简谐运动的三个特征量。