物理（机械建筑类）第一章 简谐运动.pptVIP

华职教育 华职教育 第三单元 机械振动和机械波 第一章 简谐振动 机械振动 机械振动 1、定义：物体在平衡位置附近所做的往复运动 叫机械振动，简称为振动。 振动现象在实际生活中广泛存在，如：钟摆的摆动，树枝的颤动，声音的产生等 ①物体一离开平衡位置就受到一个指向平衡位置力的作用。 (2)物体做机械振动的条件： ②阻力足够小。 2、回复力：使振动物体返回平衡位置的力。 特点：①方向：总指向平衡位置 ②回复力是按效果命名的力 回复力可以是物体受到的一个力, 也可以是物体所受某一个力的分力, 还可以是物体受到的合外力 弹簧振子模型也是一个理想化的模型，机械能守恒！ 平衡位置:平衡位置是指回复力为零的位置， 但并不一定是合外力为零的位置 在机械振动中我们说的位移起点都在平衡位置 位移(X) :由平衡位置指向振动质点所在位置的有向线段， 是矢量，其大小在0与A之间。 二、简谐运动是一种 1.定义：回复力为 F =－KX 的机械振动 最基本、最简单的机械振动 2、总结各物理量的变化规律： + 振动物体在振动过程中，由两侧向平衡位置运动过程中， 位移 、回复力、加速度、势能均 ， 速度 、动能 。 减小 增大 3. 简谐运动的三个特征： （1）简谐运动物体的受力特征：F=-kx； （2）简谐运动的能量特征：机械能守恒； （3）简谐运动的运动特征：变加速运动。 例、试判断下列机械振动是否是简谐运动 判断机械振动是否是简谐运动的方法： （1）找振动物体的平衡位置 （2）列出物体的位移为X时回复力的表达式 （3）判断回复力是否满足F=-kx； 4、简谐运动的对称性与周期性 ⑴对称性：①振子经过关于平衡位置对称的两位置时，加速度等大 反向；速度大小相等，方向可能相同也可能相反。 ②无论从平衡位置到对称点，还是从对称点到平衡位 置，所用时间相等。 ⑵周期性:简谐运动具有周期性，振子从某个时刻开始经过N个 周期后又回到原位置，运动状态不变。 3、描述机械振动的物理量 ⑴振幅(A) :振动物体离开平衡位置的最大距离， 标量。反映振动的强弱和范围。 ⑵全振动:是物体经过振动中的所有位置而回到初始位置的过程。 （3）周期(T)：振动物体完成一次全振动所需的时间 （4）频率(f)：物体1s钟内完成全振动的次数。f=1/T 单位：赫兹(Hz) 周期和频率都是描述振动快慢的物理量，由振动物体本身的性质决定，与振幅无关，所以又叫固有周期、固有频率。 简谐运动的图像 简谐运动的两种模型 1、弹簧振子 2、单摆 振动物体在振动过程中其位移随时间在不断的变化 1、画出弹簧振子的振动图象（位移--时间图象）： x/cm t/s O T/4 T/2 3T/4 T A x/cm t/s O T/4 T/2 3T/4 T A 以平衡位置为计时起点 以振子在正向最大位移处为计时起点 以横轴表示时间，纵轴表示位移 意义：反映单个质点做简谐运动时，位移随时间变化的关系 振动图像不是质点的运动轨迹。 1.振幅A，周期T，位移X。 2.任一时刻质点的位置、速度方向。 3.判断某段时间内位移、回复力、加速度、速度、动能、 势能的变化情况。 根据图像能得到的信息 ［例1］如图所示，是某一物体做 简谐运动的图像，试由图像判断 下列说法哪些正确 A．振幅是3 cm B．周期是8 s C．4 s末质点速度为负，加速度为零 D．第22 s末质点的加速度为正，速度最大 E. 7s到8s间物体的回复力、动能增大 ABC 例2 . 如图甲是演示简谐运动图象的装置,当盛沙漏斗下面的薄析N被匀速地拉出时,摆动着的漏斗中漏出的沙在板上形成的曲线显示出摆的位移随时间变化的关系，板上的直线OO1代表时间轴。图乙是两个摆中的沙在各自木板上形成的曲线，若板N1和板N2拉动的速度v1和v2的关系为v2=2v1, 则板N1和N2上曲线所代表的振动的周期T1和T2的关系为 ( ) A. T1=T2 B. T2=2T1C. T2=4T1 D. T2=T1/4 D 周期、路程、振动情况关系 1T内，路程S=4A T/2内，路程S=2A T/4内，路程S有可能大于A，也可能小于A，也可能等于A t2 - t1=NT时，两时刻物体的运动情况一样 t2 - t1=（2n+1）T/2时，两时刻物体以相反的速度通过两对称点。 单摆 1、单