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1、机械振动和机械波一、简谐运动,我们学习机械运动的规律是从简单到复杂：匀速运动、匀变速直线运动、平抛运动、匀速圆周运动，今天学习一种更复杂的运动简谐运动。,1机械振动 振动是自然界中普遍存在的一种运动形式，请同学举例说明什么样的运动是振动？ 说明微风中树枝的颤动、心脏的跳动、钟摆的摆动、声带的振动这些物体的运动都是振动。,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 滑块的运动是平动，可以看作质点。 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
2、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=-kx,3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：
3、 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
4、-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）sin；（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，5。由数学知识可知，以弧度为角度单位
5、，sin。,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，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
6、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）sin；（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，5。由数学知识可知，以弧度为角度单位，sin。,5的情况下，单摆的回复力为
7、 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，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
8、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。回复力是根据作用力的性质命名的 B回复力是恒定不变的 C回复力是根据效果命名的 D回复力总是由弹力提供,2下列振动可以看作简谐运动的是 A声带的振动 B。钟摆的振动 C心脏的跳动 D。秋风中树叶的振动,3作简谐运动的物体在平衡位置时，为零的物理量有 （ ） A回复力和加速度 B。回复力和速度 C加速度和速度 D。加速度和质量,4弹簧振子作简谐运动，下列说法正确的是 （ ） A加速度最大时，速度最大 B。速度最大时，位移最大 C位移最大是，回复力最大 D。回复力最大
9、时，速度最大,简谐运动的图象,2x-t图线是一条质点做简谐运动时，位移随时间变化的图象。 3振动图象的横坐标表示的是时间t，因此，它不是质点运动的轨迹，质点只是在平衡位置的两侧来回做直线运动。,4振动图象是正弦曲线还是余弦曲线，这决定于t=0时刻的选择。（提醒注意，t=T/4处，位移x最大，此时位移数值为振幅A，在t=T/8 角形。要强调图线为正弦曲线。）,二、简谐运动图象描述振动的物理量 通过图5振动图象，回答直接描述量。,1直接描述量： 振幅A；周期T；任意时刻的位移t。,2间接描述量：,x-t图线上一点的切线的斜率等于V。,1.(1)振子的振幅、周期、频率各是多少？,(2)在图中画出振子
10、在t为0.2s、0.3s、0.4s、0.6s、0.7s、0.8s时刻所受的回复力、加速度、速度、位移的方向。,2如图所示的是做简谐运动的质点的振动图像，那么在下列时间内，质点加速度的大小和方向将（ ） A在0 内，沿x轴的负方向，大小在减小 B在0 内，沿x轴的正方向，大小在减小 C在 内，沿x轴的正方向，大小在减小 D在 内，沿x轴的负方向，大小在增大,1、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。20.8.2120.8.21Friday, August 21, 2020 2、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。07:38:0007:38:0007:388/21/2020 7:38:00 AM
11、 3、越是没有本领的就越加自命不凡。20.8.2107:38:0007:38Aug-2021-Aug-20 4、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。07:38:0007:38:0007:38Friday, August 21, 2020 5、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。20.8.2120.8.2107:38:0007:38:00August 21, 2020 6、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。2020年8月21日星期五上午7时38分0秒07:38:0020.8.21 7、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。2020年8月上午7时38分20.8.2107:38Augu
12、st 21, 2020 8、业余生活要有意义，不要越轨。2020年8月21日星期五7时38分0秒07:38:0021 August 2020 9、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。上午7时38分0秒上午7时38分07:38:0020.8.21 10、你要做多大的事情，就该承受多大的压力。8/21/2020 7:38:00 AM07:38:002020/8/21 11、自己要先看得起自己，别人才会看得起你。8/21/2020 7:38 AM8/21/2020 7:38 AM20.8.2120.8.21 12、这一秒不放弃，下一秒就会有希望。21-Aug-2021 August 202020.8.21 13、无论才能知识多么卓著，如果缺乏热情，则无异纸上画饼充饥，无补于事。Friday, August 21, 202021-Aug-2020.8.21 14、我只是自己不放过自己而已，现在我不会再逼自己眷恋了。20.8.2107:38:0021 August 202007:38,谢谢大家,
