【2017年整理】机械振动和机械波2.doc

班级 姓名 设计人：徐洪艳 授课日期 第 周 第 课时 学案：机械振动 教学目标: ⒈会利用单摆周期公式解决问题。 ⒉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 3.会利用振动图象解决问题 重难点： ⒈会利用单摆周期公式解决问题。 2. 会利用振动图象解决问题 知识复习： 1、机械振动 1）机械振动的定义：物体在某一 位置两侧所做的 运动。 2）回复力的概念：使物体回到 位置的力； 注意：回复力是根据力的效果来命名的，可以是各种性质的力，也可以是几个力的合力或某个力的分力。（如单摆的回复力为 ） 3）简诣运动概念：物体在跟位移大小成正比，并且总是指向平衡位置的力作用下的振动，特征是：F = - kx，（条件） a = - kx／m。（特例：弹簧振子） 4）回复力与加速度的方向总是与位移方向相反。 速度方向与位移方向有时一致，有时相反；速度方向与回复力、加速度的方向也是有时一致，有时相反。因而速度的方向与其它各物理量的方向间没有必然联系。 2．弹簧振子的振动 弹簧振子是一个 模型。弹簧振子的振动是简谐运动，其位移随时间按正弦规律变化，其位移－时间图象是一条正弦曲线。 【例1】一弹簧振子作简谐运动，则下列说法正确的有：( ) A．若位移为负值，则速度一定为正值，加速度也一定为正值； B．振子通过平衡位置时，速度为零、加速度最大； C．振子每次通过平衡位置时，加速度相同，速度也一定相同； D．振于每次通过同一位置时，其速度不一定相同，但加速度一定相同。 3．描述简谐运动的物理量有： （1）振幅A：振动物体离开平衡位置的 距离称为振幅。它是描述 振动 的物理量。 （2）周期T：单位是 ，频率f：单位是 ． 都是描述振动 的物理量。 注意：全振动是指物体先后两次运动状态（位移和速度）完全相同所经历的过程。振动物体在一个全振动过程通过的路程等于 个振幅。 （3）周期和频率的关系 T= 。 （4）固有频率和固有周期： 物体的振动频率，是由振动物体本身的性质决定的，与振幅的大小无关，所以叫固有频率。振动周期也叫固有周期。 （4）相位：是表示物体振动步调的物理量，用相位来描述简谐运动在一个全振动中所处的阶段。 简谐运动的振动方程为：x= 如图所示是A、B两个弹簧振子的振动图象， 则它们的相位差是Δ=。 【例2】弹簧振子在BC间作简谐运动（如图），O为平衡位置，BC间距离是10cm，B-C运动时间是1s，则( ) A．从O-C-O振子作了一次全振动 B．振动周期是1s，振幅是10cm C．经过两次全振动，通过的路程是20cm D．从B 开始经过3s，振子通过的路程是30cm 4．简谐运动图象 （1）作法：以横轴表示时间，纵轴表示位移，根据实际数据取单位，定标度，描点，用平滑线连接各点便得图线。 （2）图象特点：（演示实验）是一条正弦（余弦）曲线。 （3）图象的物理意义：表示振动的质点（1个）在各时刻的位移。 注意：振动图象不是质点的运动轨迹，它只是反映质点的位移随时间变化的规律。 5．简谐运动图象反映的几个物理量。 （1）任一时刻振动质点的位移。 （2）振幅A：位移的正最大值。 （3）周期T：两相邻的位移和速度完全相同的状态间的时间间隔。 （4）任一时刻加速度的方向：总是指向平衡位置。 （5）任一时刻速度方向：斜率为正值时速度为正，斜率为负值时速度为负。 （6）判定某段时间内位移、回复力、加速度、速度、动能、势能的变化情况。 【例3】 如图所示，是某单摆的振动图象，试由图象判断下列说法不正确：( ) A．振幅是3 m B．周期是8 s C．4 s末摆球速度为负，加速度为零 D．第14 s末摆球的加速度为正，速度最大 注意：处理振动图象问题一定要把图象还原为质点的实际振动过程分析，图象不是振动物体的轨迹。 【例4】图为一弹簧振子的振动图象，由此可知：（ ） A、在时刻，振子的动能最大，所受的弹性力最大 B、在时刻，振子的动能最大，所受的弹性力最小 C、在时刻，振子的动能最小，所受的弹性力最小 D、在时刻，振子的动能最小，所受的弹性力最大 6．简谐运动的能量：简谐运动系统的动能和势能相互转化，机械能守恒。 7．单摆的振动： （1）单摆模型单摆的回复力G1=mgsinθ（如图所示）提供