文档介绍：第1课简谐振动、振动图像
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一、机械振动
1、机械振动:物体(或物体的一部分)在某一中心位置两侧做的往复运动.
2、回复力:振动物体所受到的总是指向平衡位置的合外力.
①回复力时刻指向;②回复力是按命名的, ; ③合外力:指振动方向上的合外力,而不一定是物体受到的合外力.④在平衡位置处:回复力为,
3、平衡位置:是振动物体受回复力等于零的位置;也是振动停止后,振动物体所在位置;平衡位置通常在振动轨迹的中点。“平衡位置”不等于“平衡状态”。
二、简谐振动及其描述物理量
1、振动描述的物理量
(1)位移:由平衡位置指向振动质点所在位置的有向线段.
①是矢量,其最大值等于;②始点是平衡位置,所以跟回复力方向永远相反;③位移随时间的变化图线就是振动图象.
(2)振幅:离开平衡位置的.①是标量; ②表示振动的强弱;
(3)周期和频率:完成一次全变化所用的时间为周期T,每秒钟完成全变化的次数为频率f.
①二者都表示振动的快慢;②二者互为倒数;T=1/f;③当T和f由振动系统本身的性质决定时(非受迫振动),则叫是定值,与物体所处的状态无关.
2、简谐振动:物体所受的回复力跟位移大小成正比时,物体的振动是简偕振动.
①受力特征:回复力F=
②运动特征:加速度a= ,方向与位移方向相反,总指向平衡位置。简谐运动是一种运动,在平衡位置时,速度最大,加速度为零;在最大位移处,速度为零,加速度最大。
说明:①判断一个振动是否为简谐运动的依据是看该振动中是否满足上述受力特征或运动特征。②简谐运动中涉及的位移、速率、加速度的参考点,都是平衡位置.
【例1】一弹簧振子由平衡位置开始做简谐运动,,相同的物理量是
【例2】一弹簧振子作简谐振动,周期为T( )
(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
(t+Δt)时刻振子运动速度的大小相等、方向相反,则上t一定等于T/2的整数倍
=T,则在 t时刻和(t+Δt)时刻振子运动的加速度一定相等
=T/2,则在t时刻和(t十Δt)时刻弹簧的长度一定相等
【例3】如图所示,一弹簧振子在振动过程中,经a、b两点的速度相同,,,则该振子的振动频率为
(A)1Hz;(B) (C)2Hz;(D)
【例4】如图所示,在质量为M的无下底的木箱顶部用一轻弹簧悬挂质量均为m(M≥m)的D、,平衡后剪断D、B间的连线,,木箱对地压力为
A、Mg; B.(M-m)g; C、(M+m)g ; D、(M+2m)g
【例5】如图所示,物体A放在物体B上,B与弹簧相连,它们在光滑水平面上一起做简谐运动。当弹簧伸长到最长时开始记时(t = 0),取向右为正方向,A所受静摩擦力f随时间t变化的图象正确的是( )
三、简谐运动图象
:表示振动物体(或质点)的位移随时间变化的规律.
:以横轴表示时间,纵轴表示位移,用平滑曲线连接各时刻对应的位移末端即得
:简谐运动的图象是正弦(或余弦)曲线.
:①可直观地读取振幅A、周期T以及各时刻的位移x;
②判定各时刻的回复力、速度、加速度方向;
③判定某段时间内位移、回复力、加速度、速度、动能、势能、等物理量的变化情况
注意:①振动图象不是质点的运动轨迹.
②计时点一旦确定,形状不变,仅随时间向后延伸。
③简谐运动图像的具体形状跟计时起点及正方向的规定有关。t/s
x
0
2
4
6
A
【例6】一质点作简谐运动,,在t =4s时,质点的
,加速度为正的最大值
,加速度为负的最大值
,加速度为零
,加速度为零
【例7】一弹簧振子沿x轴振动,振幅为4 cm. ,b,c,d为四个不同的振动状态:黑点表示振子的位置,①②③④四条振动图线,
可用于表示振子的振动图象是( AD )
=0,则图象为①
=0,则图象为②
=0,则图象为③
=0,则图象为④
【