人教版高三物理一轮复习 第6章第1课时 机械振动课件 鲁科.ppt

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1、机机械械振振动动 机机械械波波1机械振动机械振动第六章2021/8/9 星期一1一、振幅、周期和频率一、振幅、周期和频率1.机机械械振振动动：物物体体在在附附近近所所做做的的往往复复运运动动，叫叫做做机机械械振振动动，通通常常简称为振动简称为振动.平衡位置平衡位置2021/8/9 星期一22.回回复复力力：力力的的方方向向跟跟振振子子偏偏离离的的位位移移方方向向相相反反，总总指指向向，它它的的作作用用是是使使振振子子能能返返回回平平衡衡位位置置，所所以以叫叫做回复力做回复力.3.简简谐谐运运动动：物物体体在在跟跟偏偏离离的的位位移移大大小小成成比比,并并且且总总指指向向的的回回复复力力的的作作

2、用用下的振动，叫做简谐运动下的振动，叫做简谐运动.平衡位置平衡位置平衡位置平衡位置正正2021/8/9 星期一34.振振幅幅：振振动动物物体体离离开开的的最最大大距距离离，叫叫做做振振动动的的振振幅幅.是是振振动动物物 体体大小的标志大小的标志.5.周周期期：做做简简谐谐运运动动的的物物体体完完成成一一次次全全振振动动所所需需要要的的时时间间，叫叫做做振振动动的的周周期期.在国际单位制中，周期的单位是在国际单位制中，周期的单位是.平衡位置平衡位置能量能量秒秒2021/8/9 星期一46.频频率率：单单位位时时间间内内完完成成的的全全振振动动的的，叫叫做做振振动动的的频频率率.在在国国际际单单位

3、位制中，频率的单位是赫兹，符号是制中，频率的单位是赫兹，符号是.7.简简谐谐运运动动的的表表达达式式：x=Asin(t+0),其其中中A是是，(t+0)是是，0是是t0时的时的，即初相位，即初相位(或初相或初相).次数次数Hz振幅振幅相位相位相位相位2021/8/9 星期一58.简简谐谐运运动动的的周周期期和和频频率率由由振振动动系系统统本本身身的的性性质质所所决决定定，与与振振动动的的振振幅幅无无关关，因因此此又又称称为为振振动动系系统统的的固固有有周周期期和和固有频率固有频率.9.简简谐谐运运动动的的图图象象是是以以轴轴为为横横坐坐标标，轴轴为为纵纵坐坐标标，表表示示在不同时刻的位移在不同

4、时刻的位移.时间时间位移位移同一质点同一质点2021/8/9 星期一6二、单摆二、单摆1.如如果果悬悬挂挂小小球球的的细细线线的的伸伸缩缩和和质质量量可可以以忽忽略略，线线长长又又比比球球的的直直径径大大得得多多，那那么么这这样样的的装装置置叫叫做做.它它是是理理想想化化的物理模型的物理模型.2.在在偏偏角角很很小小的的情情况况下下，单单摆摆所所受受的的与与偏偏离离平平衡衡位位置置的的位位移移成成，而方向，而方向，单摆做简谐运动，单摆做简谐运动.单摆单摆回复力回复力正比正比相反相反2021/8/9 星期一73.荷荷兰兰物物理理学学家家惠惠更更斯斯研研究究了了单单摆摆的的振振动动，发发现现单单摆

5、摆做做简简谐谐运运动动的的周周期期跟跟摆摆长长的的二二次次方方根根成成正正比比，跟跟的的二二次方根成反比，跟摆球质量和振幅无关，次方根成反比，跟摆球质量和振幅无关，并且确定了如下的单摆周期公式并且确定了如下的单摆周期公式.重力加速度重力加速度2021/8/9 星期一8三三、简简谐谐运运动动的的能能量量阻阻尼尼振振动动、受受迫振动迫振动1.简简谐谐运运动动的的能能量量：对对简简谐谐运运动动来来说说，一一旦旦供供给给振振动动系系统统一一定定的的能能量量，使使它它开开始始振振动动，由由于于守守恒恒，它它就就会会以以一一定定的的振振幅幅永永不不停停息息地地振振动动下下去去.简谐运动是一种理想化的振动简

6、谐运动是一种理想化的振动.机械能机械能2021/8/9 星期一92.阻阻尼尼振振动动：实实际际的的振振动动系系统统不不可可避避免免地地要要受受到到摩摩擦擦力力和和其其他他阻阻力力，即即受受到到阻阻尼尼的的作作用用.系系统统克克服服阻阻尼尼的的作作用用做做功功，系系统统的的机机械械能能就就要要，振振动动的的振振幅幅也也要要逐逐渐渐，直直到到最最后后振振动动停停下下来来.这这种种逐逐渐渐减减小小的的振振动动，叫叫做阻尼振动做阻尼振动.损耗损耗减小减小振幅振幅2021/8/9 星期一103.用用周周期期性性的的外外力力作作用用于于实实际际的的振振动动系系统统，使使系系统统持持续续地地振振动动下下去去

7、.这这种种周周期期性性的的外外力力叫叫做做，物物体体在在这这种种力的作用下的振动叫做力的作用下的振动叫做.4.物物体体做做受受迫迫振振动动时时，振振动动稳稳定定后后的的频频率率等等于于的的频频率率，跟跟物物体体的的固有频率没有关系固有频率没有关系.驱动力驱动力受迫振动受迫振动驱动力驱动力2021/8/9 星期一115.当当驱驱动动力力的的频频率率等等于于物物体体的的时时，受受迫迫振振动动的的最最大大，这这种种现现象象叫叫做做共共振振.声声音音的的共共振振现现象象通通常叫做常叫做.固有频率固有频率振幅振幅共鸣共鸣2021/8/9 星期一12如如图图611所所示示为为用用频频闪闪照照相相的的方方法

8、法拍拍到到的的一一个个水水平平放放置置的的弹弹簧簧振振子子振振动动情情况况图图甲甲是是振振子子静静止止在在平平衡衡位位置置的的照照片片，乙乙图图是是振振子子被被拉拉伸伸到到左左侧侧距距平平衡衡位位置置20mm处处，放放手手后后向向右右运运动动1/4周周期期内的频闪照片已知频闪的频率为内的频闪照片已知频闪的频率为10Hz.求：求：图图611弹簧振子的回复力来源及振动规律弹簧振子的回复力来源及振动规律2021/8/9 星期一13(1)相相邻邻两两次次闪闪光光的的时时间间间间隔隔t0、振振动的周期动的周期T0.(2)若若振振子子的的质质量量为为20g，弹弹簧簧的的劲劲度度系系数数为为50N/m，则则

9、振振子子的的最最大大加加速速度度是多少？是多少？2021/8/9 星期一14T=1/f=0.1s，即即相相邻邻两两次次闪闪光光的的时时间间间间隔隔为为t0=0.1s.振振子子从从最最大大位位移移处处运运动动到到平平衡衡位位置置经经历历时时间间为为0.3s，故故振振子振动周期子振动周期T0=1.2s.(2)am=Fm/m=kA/m=50m/s2.对对简简谐谐运运动动类类问问题题，应应熟熟练练掌掌握握其其运运动动过过程程和和特特点点，如如：对对称称性性善善于于利利用其规律解题，如：用其规律解题，如：F回回=-kx等等2021/8/9 星期一15如如图图612所所示示，劲劲度度系系数数为为k的的轻轻

10、弹弹簧簧上上端端固固定定一一个个质质量量为为m的的小小球球，向向下下压压小小球球后后释释放放，使使小小球球开开始始做做简简谐谐运运动动.该该过过程程弹弹簧簧对对水水平平面面的最大压力是的最大压力是1.6mg.图图6122021/8/9 星期一16求：求：(1)当当小小球球运运动动到到最最高高点点时时，小小球球对对弹弹簧簧的的弹弹力力大大小小和和方方向向如如何？何？(2)小小球球做做简简谐谐运运动动的的振振幅幅A是多大？是多大？2021/8/9 星期一17(1)由题目已知条件可知，弹簧对水平面的由题目已知条件可知，弹簧对水平面的最大压力是最大压力是1.6mg，此时弹簧的弹力应等于，此时弹簧的弹力

11、应等于1.6mg，处于压缩状态，则此时小球的回复，处于压缩状态，则此时小球的回复力大小为力大小为0.6mg，方向向上根据简谐运动，方向向上根据简谐运动的对称性可知，当小球运动到最高点时的的对称性可知，当小球运动到最高点时的回复力也是回复力也是0.6mg，方向向下小球在最高，方向向下小球在最高点受重力和弹簧弹力，经分析得到小球对点受重力和弹簧弹力，经分析得到小球对弹簧的弹力大小为弹簧的弹力大小为0.4mg，方向向下，方向向下2021/8/9 星期一18(2)该简谐运动的平衡位置在弹簧被压缩该简谐运动的平衡位置在弹簧被压缩了了x0=mg/k处，而小球的最低点在弹簧被处，而小球的最低点在弹簧被压缩了

12、压缩了x=1.6mg/k处，则振幅为处，则振幅为A=x-x0=0.6mg/k.2021/8/9 星期一19 简谐运动的振动方程简谐运动的振动方程 有有一一弹弹簧簧振振子子在在水水平平方方向向上上的的BC之之间间做做简简谐谐运运动动，已已知知BC间间的的距距离离为为20cm,振振子子在在2s内内完完成成了了10次次全全振振动动.若若从从某某时时刻刻振振子子经经过过平平衡衡位位置置时时开开始始计计时时(t=0),经经过过1/4周周期期振振子子有有正正向向最最大大加加速度速度.(1)求振子的振幅和周期；求振子的振幅和周期；(2)写出振子的振动方程写出振子的振动方程.2021/8/9 星期一20(1)

13、振幅振幅A=10cm,T=s=0.2s(2)设振动方程为设振动方程为y=Asin(t+)当当t=0时时,y=0,则则sin=0，得得=0或或=，当当再再过较短时间，过较短时间，y为负值，为负值，所所以以=；又又=10,所所以以振振动方程为动方程为y=10sin(10t+)cm 2021/8/9 星期一21(1)因因为为从从平平衡衡位位置置开开始始计计时时，再再经经过过较较短短时时间间位位移移为为负负值值，故故可可设设振振动方程为动方程为y=Asint即即y=10sin10tcm故本题振动方程可表示为故本题振动方程可表示为y=10sin(10t+)cmy=10sin10tcmy=10sin(10

14、t)cm2021/8/9 星期一22写出图写出图613中的三个中的三个图像的振动方程图像的振动方程图图613图像为图像为y=Asinwt图像为图像为y=Acoswt图像为图像为y=-Acoswt2021/8/9 星期一23单摆及其周期公式单摆及其周期公式人人坐坐在在秋秋千千的的踏踏板板上上，秋秋千千绳绳长长4.9m,当当秋秋千千摆摆起起来来(摆摆角角很很小小)时时每每以以同同一一方方向向经经过过一一次次最最低低点点，地地面面上上的的人人就就给秋千一个作用力给秋千一个作用力.问：问：(1)地地面面上上的的人人约约每每经经过过多多少少秒秒就就给给秋千一个作用力？秋千一个作用力？(估算取两位有效数字

15、估算取两位有效数字)2021/8/9 星期一24(2)如如果果秋秋千千越越荡荡越越高高，推推秋秋千千的的作用力时间间隔会不会显著变大呢？作用力时间间隔会不会显著变大呢？(3)如如果果秋秋千千上上的的人人从从坐坐在在踏踏板板上上改改为为站站在在踏踏板板上上，对对这这个个推推秋秋千千的的作作用用力的时间间隔会不会有影响呢？力的时间间隔会不会有影响呢？(4)如如果果秋秋千千架架上上同同时时坐坐上上2个个人人，对对这这个个推推秋秋千千的的作作用用力力的的时时间间间间隔隔会会不不会有影响呢？会有影响呢？2021/8/9 星期一25(1)由由lg=2得得t=4.4s.(2)因因为为摆摆角角很很小小，振振幅

16、幅对对周周期期影影响响不不大大，秋秋千千高高度度不不会会显显著著影影响响作作用用力力的时间间隔的时间间隔.(3)人人站站起起来来重重心心位位置置升升高高，摆摆长长变短，周期变小，作用力时间间隔变小变短，周期变小，作用力时间间隔变小.(4)增增加加质质量量不不影影响响周周期期，对对作作用用力的时间间隔也无影响力的时间间隔也无影响.2021/8/9 星期一26如如图图614所所示示，在在倾倾角角为为=30的的光光滑滑斜斜面面上上，长长为为l的的细细线线吊吊着着一一个个小小球球(直直径径与与线线长长相相比比可可以以忽忽略略)，上上端端固固定定在在O点点，当当小小球球在在斜斜面面上上做做小小角度摆动时，求其摆动周期角度摆动时，求其摆动周期.图图6142021/8/9 星期一272021/8/9 星期一282021/8/9 星期一29