机械振动PPT教学课件

思考与讨论
s/cm
2a
e
bd 0 1 2 34
-2
c
5、根据振子的运动图象回答：a、
图中各点表示平衡位置的有___
b、开始振动时，振子的所处的位
置是_____(平衡位置，最大位移）
c、振子的周期，频率是________.
d、振子的振幅是____振子在6秒内
f 5
et、/通sc过点的的路位程移_________回. 复力方向____
振子在振动过程中，所受重力与支持力 平衡，振子在离开平衡位置 O 点后，只受 到弹簧的弹力作用，这个力的方向跟振子 离开平衡位置的位移方向相反，总是指向 平衡位置，所以称为回复力。
胡克定律
在弹簧发生弹性形变时，弹簧振
子的回复力F与振子偏离平衡位置 的位移x大小成正比，且方向总是
相反，即：
F kx
第九章 机械振动
第一节 简谐运动
一、机械振动
物体（或物 体的一部分） 在某一中心 位置两侧所 做的往复运 动，就叫做 机械振动。
比如：
钟摆的摆动，水上浮标的浮动， 担物行走时扁担的颤动， 在微风中树梢的摇摆， 振动的音叉、锣、鼓、琴弦等都 是机械振动。
二、简谐运动
振子以O点为中心在水平杆 方向做往复运动。振子由A点开 始运动，经过O点运动到A’点， 由C 点再经过O 点回到A 点，且 OA 等于OA’ , 此后振子不停地重
2、在简谐运动中，振幅跟频率或周期无关。 在一个稳定的振动中，物体的振幅是不 变的。
3、振动物体在一个全振动过程中通过的路 程等于4个振幅，在半个周期内通过的路 程等于两个振幅，但在四分之一周期内 通过的路程不一定等于一个振幅，与振 动的起始时刻有关。
几点注意事项
4、振幅与振动的能量有关，振幅越 大，能量越大。 5、周期与频率的关系：T=1/f 6、物体的振动周期与频率，由振动 系统本身的性质决定，与振幅无关， 所以其振动周期称为固有周期。振动 频率称为固有频率。
振动周期是描述振动快慢的物理量，周期越 长表示振动越慢，周期越小表示振动越快。
4、频率：单位时间内完成全振动的次数，叫 做振动的频率。用f表示，在国际单位制中， 频率的单位是赫兹（Hz），
频率是表示振动快慢的物理量，频率越大表示 振动越快，频率越小表示振动越慢。
几点注意事项
1、振幅是一个标量，是指物体偏离平衡位 置的最大距离。它没有负值，也无方向， 所以振幅不同于最大位移。
x/cm
0
t/s
思考与讨论
10．如图所示的弹簧振子，振球在光滑杆上做简谐 振动，往返于BOC 之间，O是平衡位置，D是OC的中 点则
A.小球由O向C运动的过程中，加速度越来越大， 速度越来越大
B.小球由C到O运动的过程中，加速度越来越小， 速度越来越大
C.小球由O到B运动的过程中，要克服弹力做功 D.小球由D点运动到C再返回D，所用的时间是1/4 周期
大小___加速度方向___大小___.
f、d点的位移____回复力____
加速度___速度______.
g、势能最大的点有_________.
动能最大的点有_________.
h、t=2.5s时，振子的位移方向____.
速度方向___加速度方向______.
三、描述简谐运动特征的物理量
1、全振动：振动物体往返一次（以后完全重 复原来的运动）的运动，叫做一次全振动。
思考与讨论
7、一弹关振子作简谐运动，则下列说法正确 的有（ ） A.若位移为负值，则速度一定为正值． B.振子通过平衡位置时，速度为零，加速度最 大． C.振子每次通过平衡位置时，加速度相同，速 度也相同． D.振子每次通过同一位置时，其速度不一定相 同，但加速度一定相同.
思考与讨论
8.一质点作简谐振动，其位
2、振幅（A）：振动物体离开平衡位置的最大 距离，叫做振幅，用A表示，单位为长度单位 单位，在国际单位制中为米（m） ，振幅是描 述振动强弱的物理量，振幅大表示振动强，振 幅小表示振动弱。振幅的大小反映了振动系统 能量的大小。
三、描述简谐运动特征的物理量
3、周期：做简谐运动的物体完成一次全振动 所需要的时间，叫做振动的周期用T表示，单 位为时间单位，在国际单位制中为秒（s）。
复这种往复运动。以上装置称为 弹簧振子。
回复力
振子在振动过程中，所受重力与支持力平 衡，振子在离开平衡位置 O 点后，只受到 弹簧的弹力作用，这个力的方向跟振子离 开平衡位置的位移方向相反，总是指向平 衡位置，所以称为回复力。
胡克定律
在弹簧发生弹性形变时，弹簧振子 的回复力F与振子偏离平衡位置的 位移x大小成正比，且方向总是相 反，即：
E
E p Ek
A
Ep
xA
X
E p Ek t
简谐运动中位移、加速度、速度、动量、 动能、势能的变化规律
（5）能量变化：机械能守恒，动能和 势能是互余的。
（6）在简谐运动中，完成P6的表格
物理量
位移（X）
方向 大小
回复力（F） 加速度（a）
方向 大小
速度（V） 方向
大小
动能大小
势能大小
B’
O
B
变化过程
平衡位置:振动物体能够静止时的位置。
（1）振动中的位移x都是以平衡位置为起点的， 因此，方向就是从平衡位置指向末位置的方向， 大小就是这两位置间的距离，两个“端点”位 移最大，在平衡位置位移为零。
思考:怎样才能描绘位 移随时间变化图线?
位移随时间变化 关系图是正弦或 余弦曲线.
简谐运动中位移、加速度、速度、动 量、动能、势能的变化规律
（2）加速度a在两个“端点”最大，在 平衡位置为零，方向总指向平衡位置。
a=-kx/m
（3）速度大小v与加速度a的变化恰好 相反，在两个“端点”为零，在平衡位 置最大，除两个“端点”外任何一个位 置的速度方向都有两种可能。
注意：动量的变化与速度的变化规律是一样的
能量随空间变化 能量随时间变化
E
x
E
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6、一弹簧振子作简谐振动,周期为T,( ) A.若t时刻和(t+Δt)时刻振子运动位移的大小相 等、方向相同,则Δt一定等于T的整数倍; B.若t时刻和(t+Δt)时刻振子运动速度的大小相 等、方向相反,则Δt一定等于T/2的整数倍; C.若Δt =T，则在t时刻和(t+Δt)时刻振子运动动 能一定相等； D.若Δt=T/2，则在t时刻和(t+Δt)时刻弹簧的长 度一定相等.
这个关系在物理学中叫做胡克定律
式中k是弹簧的劲度系数。负号 表示回复力的方向跟振子离开平 衡位置的位移方向相反。
定义:物体在跟位移大小成正比， 并且总是指向平衡位置的力作用 下的振动，叫做简谐运动。
说明:判断是否作简谐振动的依据是
F kx
简谐运动中位移、加速度、速度、动 量、动能、势能的变化规律
简谐运动的特点：
1、简谐振动是最简单、最基本的运动，简谐 振动是理想化的振动。
2、回复力与位移成正比而方向相反，总是指 向平衡位置。
3、简谐运动是一种理想化的运动，振动过程 中无阻力，所以振动系统机械能守恒。
4、简谐运动是一种非匀变速运动。 5、位移随时间变化关系图是正弦或余弦曲线.
小结
机 1、定义
思考与讨论
11．如图所示，轻质弹簧下端挂重为20N 的物体A，弹簧伸长了3cm，再挂重为20N 的物体B时又伸长2cm，若将连接A和B的 连线剪断，使A在竖直面内振动时，下面 结论正确的是（ ） A．振幅是2cm B．振幅是3cm C．最大回复力是30N D．最大回复力是20N
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12．一平台沿竖直方向作简谐振动，一物体 置于平台上随平台一起振动，物体对平台的 压力最大的时刻是（ ） A．平台向下运动经过振动的平衡位置时 B．平台向上运动经过振动的平衡位置时 C．平台运动到最高点时 D．平台运动到最低点时
3、简谐运动是一种非匀变速运动。
简谐运动举例：
机械振动
第一、二节 简谐运动
想一想——
进入高中以来，我们主要学习了哪几种形式 的运动? 请说出各运动的名称及每种运动所对 应的受力情况。
1.匀速直线运动 2.匀变速直线运动 3.平抛运动
4.匀速圆周运动
机械振动是生活中常见的运动形式
一、机械振动
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3、做简谐运动的物体，当位移为负值时，以下 说法正确的是（ ） A、速度一定为正值，加速度一定为正值。 B、速度不一定为正值，但加速度一定为正值。 CB、速度一定为负值，加速度一定为正值。 D、速度不一定为负值，加速度一定为负值。
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4．做简谐振动的弹簧振子受到的回复力与 位移的关系可用图中哪个图正确表示出来？ （ ）C
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例2、一个弹簧振子的振动周期是0.25s， 当振子从平衡位置开始向右运动，经过 1.7s时，振子的运动情况是（ B ） A.正在向右做减速运动； B.正在向右做加速运动； C.正在向左做减速运动； D.正在向左做加速运动；
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例3.右图为甲、乙两个物体 的振动图象，则： ( A) D A.甲、乙两振动的振幅分别 是2m，1m； B.甲、乙的振动频率之比为 1:2； C.前四秒内甲，乙两物体的 加速度均为负值； D.第二秒末甲的速度最大， 乙的加速度最大。
弹簧振子
定义：指理想化处理后的弹簧与小球组 成的系统。
弹簧振子的理想化条件
（1）弹簧的质量比小球的质量小得多， 可以认为质量集中于振子（小球）。
（2）小球需体积很小，可当做质点处理。 （3）忽略一切摩擦及阻力作用。
（4）小球从平衡位置拉开的位移在弹 性限度内。
常见简谐运动：
常见简谐运动：
回复力
B O O B’ B’ O
向右 向左 向左 减小 增大 减小