高中物理機(jī)械振動(dòng)PPT課件

.,1,一簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),棠湖中學(xué)：楊世洲,.,2,.,3,.,4,.,5,.,6,鐘擺的擺動(dòng)，水上浮標(biāo)的浮動(dòng)，擔(dān)物行走時(shí)扁擔(dān)的顫動(dòng)，在微風(fēng)中樹梢的搖擺，振動(dòng)的音叉、鑼、鼓、琴弦都是機(jī)械振動(dòng)。,還有如：,.,7,一、機(jī)械振動(dòng),定義：物體（或物體的一部分）在平衡位置附近所做的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，叫做機(jī)械振動(dòng)，通常簡(jiǎn)稱為振動(dòng)。,特點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)具有重復(fù)性,特別提醒：振動(dòng)的軌跡可以是直線也可以是曲線,注意：物體經(jīng)過平衡位置時(shí)受力不一定平衡，即合力不一定為零。,.,8,振子以O(shè)點(diǎn)為中心在水平桿方向做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。振子由A點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到-A點(diǎn)，由-A點(diǎn)再經(jīng)過O點(diǎn)回到A點(diǎn)，且OA等于-OA,此后振子不停地重復(fù)這種往復(fù)運(yùn)動(dòng)。以上裝置稱為彈簧振子。小球稱為振子。,.,9,產(chǎn)生條件：1、受到回復(fù)力作用：每當(dāng)物體離開平衡位置后就受到一個(gè)指向平衡位置的力；2、受到的阻力足夠小，如果只受到回復(fù)力作用而阻力為零時(shí)，則物體做自由振動(dòng)，當(dāng)然這是一種理想化模型。,.,10,特別提醒：,1、回復(fù)力F總是指向平衡位置，它的作用是使物體能返回平衡位置。2、回復(fù)力是以效果命名的力，它是振動(dòng)物體在振動(dòng)方向上的合外力，即沿著振動(dòng)方向指向平衡位置的合力。3、回復(fù)力不一定等于合外力.回復(fù)力可能是幾個(gè)力的合力，也可能是某一個(gè)力，還可能是某一個(gè)力的分力。例如：以下物體所受回復(fù)力分別為：,.,11,.,12,二簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),思考：彈簧振子（理想模型）條件有：1、2、3、,.,13,彈簧振子的振動(dòng),.,14,受力特點(diǎn)：,回復(fù)力的大小與位移成正比，方向與位移方向相反（即回復(fù)力始終指向平衡位置）,回復(fù)力：,加速度：,總結(jié)：物體在跟偏離平衡位置的位移大小成正比，并且總是指向平衡位置的回復(fù)力作用下的振動(dòng)，叫做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),注：K為比例系數(shù)，不一定為彈簧的勁度系數(shù)。,.,15,簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)：,1、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是一種理想化的運(yùn)動(dòng)，振動(dòng)過程中無阻力，所以振動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械能守恒。2、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是一種非勻變速運(yùn)動(dòng)。3、最常見的兩種簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)：彈簧振子、單擺,.,16,簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)舉例：,.,17,簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)OA=-AO,三、描述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物理量,1、振幅A,（1）定義：振動(dòng)物體離開平衡位置的最大距離。,是標(biāo)量,（2）物理意義：描述振動(dòng)強(qiáng)弱的物理量,振幅的兩倍（2A）表示振動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)范圍,.,18,問題：若從振子經(jīng)過C向右起，經(jīng)過怎樣的運(yùn)動(dòng)才叫完成一次全振動(dòng)？,描述振動(dòng)快慢的物理量,一次全振動(dòng)：振動(dòng)物體從某一初始狀態(tài)開始，再次回到初始狀態(tài)（即位移、速度均與初態(tài)完全相同）所經(jīng)歷的過程。,頻率f：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)完成全振動(dòng)的次數(shù),2、周期和頻率,周期T：振子完成一次全振動(dòng)所需要的時(shí)間,O,A,B,C,D,.,19,彈簧振子的周期公式,簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期和頻率由振動(dòng)系統(tǒng)本身的因素決定，與振幅無關(guān),.,20,向右,減小,向左,減小,向左,增大,增大,減小,向左,增大,向右,增大,向左,減小,減小,增大,向左,減小,向右,減小,向右,增大,增大,減小,向右,增大,向左,增大,向右,減小,減小,增大,四、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)各量的關(guān)系,彈簧振子的能量由勁度系數(shù)與振幅決定，勁度系數(shù)越大，振幅越大，振動(dòng)的能量越大。,.,21,.,22,物體在做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)的Ek-t和Ep-t及E-t圖象,機(jī)械能,勢(shì)能,動(dòng)能,.,23,1.做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)位移為負(fù)值時(shí)，以下說法正確的是（）,B,A速度一定為正值，加速度一定為正值B速度不一定為正值，但加速度一定為正值C速度一定為負(fù)值，加速度一定為正值D速度不一定為負(fù)值，加速度一定為負(fù)值,課堂練習(xí),.,24,2.關(guān)于彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量，下列說法正確的有（）,ABC,課堂練習(xí),A等于在平衡位置時(shí)振子的動(dòng)能B等于在最大位移時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能C等于任意時(shí)刻振子動(dòng)能與彈簧彈性勢(shì)能之和D位移越大振動(dòng)能量也越大,.,25,3.當(dāng)一彈簧振子在豎直方向上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，下列說法正確的（）,CD,A振子在振動(dòng)過程中，速度相同時(shí)，彈簧的長度一定相等B振子從最低點(diǎn)向平衡位置運(yùn)動(dòng)過程中，彈簧彈力始終做負(fù)功C振子在振動(dòng)過程中的回復(fù)力由彈簧的彈力和振子的重力的合力提供D振子在振動(dòng)過程中，系統(tǒng)的機(jī)械能一定守恒,課堂練習(xí),.,26,T1:T2=1:1,4、有一個(gè)在光滑水平面內(nèi)的彈簧振子，第一次用力把彈簧壓縮x后釋放，第二次把彈簧壓縮2x后釋放，則先后兩次振動(dòng)的周期和振幅之比分別為多少？,A1:A2=1:2,課堂練習(xí),.,27,5、彈簧振子以O(shè)點(diǎn)為平衡位置，在B、C兩點(diǎn)之間做簡(jiǎn)諧振動(dòng)，B、C相距20cm，某時(shí)刻振子處于B點(diǎn)，經(jīng)過0.5s，振子首次到達(dá)C點(diǎn)，求：（1）振子的周期和頻率（2）振子在5s末的位移的大?。?）振子5s內(nèi)通過的路程,T1.0s,10cm,200cm,任意1T內(nèi)通過的路程一定是4A1/2T內(nèi)通過的路程一定是2A1/4T內(nèi)通過的路程不一定是A,注意：,f1Hz,課堂練習(xí),.,28,6:一個(gè)質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),振幅是4cm,頻率為2.5Hz,該質(zhì)點(diǎn)從平衡位置起向正方向運(yùn)動(dòng),經(jīng)2.5s質(zhì)點(diǎn)的位移和路程分別是()A.4cm24cmB.-4cm100cmC.0100cmD.4cm100cm,課堂練習(xí),D,.,29,7:一質(zhì)點(diǎn)在平衡位置O附近做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),從它經(jīng)過平衡位置起開始計(jì)時(shí),經(jīng)0.13s質(zhì)點(diǎn)第一次通過M點(diǎn),再經(jīng)0.1s第二次通過M點(diǎn),則質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)周期是多少?,課堂練習(xí),質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期的可能值為0.72s和0.24s.,.,30,質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)周期共存在兩種可能性,如圖乙所示,可以看出OMA歷時(shí)0.18秒.，根據(jù)對(duì)稱性可得到周期T1=40.18s=0.72s另一種可能如圖丙所示,由OAM歷時(shí)t1=0.13s,由MA歷時(shí)t2=0.05s,則T2(t1+t2)=0.24s,所以質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期的可能值為0.72s和0.24s.,課堂練習(xí),.,31,8、一個(gè)彈簧振子經(jīng)a,b兩點(diǎn)時(shí)速度相同,從a到b經(jīng)歷的最短時(shí)間為0.2s,再從b到a的時(shí)間為0.3s,則振子的周期為()A.1sB.0.8sC.0.6sD.1.2s,課堂練習(xí),C,.,32,解析:振子經(jīng)過a,b兩點(diǎn)時(shí)速度相同,從a到b經(jīng)歷的最短時(shí)間