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机械振动 一、关键字 1．弹簧振子、简谐运动、简谐运动的振幅、周期和频率。简谐运动的位移-时间图像 2．单摆，在小振幅条件下单摆作简谐运动。周期公式 3．振动中的能量转化 4．自由振动和受迫振动。受迫振动的振动频率。共振及其常见的应用 二、知识网络 三、基础知识 1、简谐运动的概念 ①简谐运动的定义：____________________________________________________________。 ②简谐运动的物体的位移x、回复力F、加速度a、速度v、动能EK、势能EP的变化规律： A．在研究简谐运动时位移的起点都必须在平衡位置处。 B．在平衡位置：位移最小、回复力最小、加速度最小；速度最大、动能最大。 C．在离开平衡位置最远时：_________________________________________。 D．振动中：注意以上各量的矢量性和对称性。 ③简谐运动机械能守恒，但机械能守恒的振动不一定时简谐运动。 ④注意：A．回复力是效果力。B．物体运动到平衡位置不一定处于平衡状态。C．简谐运动定义式F=-Kx中的K不一定是弹簧的劲度系数。 2、总体上描述简谐运动的物理量 ①振幅A：______________________称为振幅。它是描述振动______的物理量。它是__量。 简谐运动的振幅不变，而位移在时刻变化。 ②周期T和频率f：_________________________________称为周期T,它是_____量，单位是秒；________________________________称为振动频率，单位是赫兹（Hz）。周期和频率都是描述___________的物理量，它们的关系是：T=1/f。它们与______无关，由_________________决定，因而以叫_______周期，或______频率。 3、单摆的概念 ①单摆的概念：在细线的一端拴一个小球，另一端固定在悬点上，________________可忽略，线长远大于球的直径，这样的装置叫单摆。 ②单摆的特点： A．单摆是实际摆的理想化，是一个理想模型; B．单摆的等时性，在振幅很小的情况下，单摆的振动周期与___________________无关; C．单摆的回复力由_______________________提供，当最大摆角α100时，单摆的振动是简谐运动，其振动周期T=__________。 ③单摆的应用：A．计时器；B．测定重力加速度g, g=___________. 4、简谐运动的图象 ①简谐运动的图象：以横轴表示时间t，以纵轴表示位移x，建立坐标系，画出的简谐运动的位移—时间图象称为________图象，也叫_____________。都是__________________曲线． ②振动图象的含义：振动图象表示了___________________________________变化的规律． ③图象的用途：从图象中可以知道： A．任一个时刻质点的位移 B．振幅A、周期T C．位移x、回复力F、加速度a、速度v、动能EK、势能EP在任意时刻的变化趋势及位移x、回复力F、加速度a、速度v在任意时刻的方向。 ④注意：A．简谐运动的图象不是振动质点的轨迹． B．简谐运动的周期性，体现在振动图象上是曲线的重复性．简谐运动是一种复杂的非匀变速运动．但运动的特点具有简单的周期性、重复性、对称性．所以用图象研究要比用方程要直观、简便． 5、受迫振动和共振。 ①受迫振动：物体在___________________的振动，其振动频率和固有频率无关，等于_____的频率；当受迫振动是无阻尼振动时，振动物体因克服摩擦或其它阻力做功而消耗振动能量刚好由周期性的驱动力做功给予补充，维持其振幅不变。 ②共振： A．共振现象：在受迫振动中，__________________________相等时，振幅最大，这种现象称为共振。声音的共振又叫__________。 B．产生共振的条件是：_____________________________。 C．共振的应用与防止：在需要利用共振时，应使____________________________________。在需要防止共振时，应使______________________________________________________。 四、典型问题 问题1:简谐运动中各物理量的变化特点 简谐运动涉及到的物理量较多，但都与简谐运动物体相对平衡位置的位移x存在直接或间接关系： 例1． 有一弹簧振子做简谐运动，则 （ ） A．加速度最大时，速度最