2.2 振动的描述 课件 高一物理鲁科版（2019）选择性必修第一册.pptxVIP

说话或唱歌时，用手摸着喉部，能感觉到声带的振动(图2-7)。

声音大小发生变化，声带的振动也有变化。一般情况下，女生的音调比男生高。

这些现象表明振动具有不同的特征如何科学地描述振动呢?

本节我们将学习描述振动特征的物理量并用图像和公式描述简谐运动

1.振动特征的描述

既然振动是来回往复的运动，物体离开平衡位置的位移存在最大值。物理学中，把振动物体离开平衡位置的最大距离称为振幅。用A表示。是标量

振幅是表示振动强弱的物理量。如图2-8所示，物体以点O为平衡位置在B、C间做简谐运动，振子的振幅就等于线段OB或OC的长度。

振幅的两倍（2A）表示振动物体运动范围单位:米(m)简谐运动OA=OB

振幅和偏离平衡位置位移的区别：①振幅是标量，位移是矢量②给定的一个振动，振幅是确定的，而位移不断变化③振幅等于最大位移的大小

声音大小由发声体振动的振幅决定，振幅越大，发出的声音就越大。当声音增大时，用手摸着喉部，就能感觉到声带振动增强。生产生活中，我们也常常利用增大振幅的方法来增大音量。例如，扬声器纸盆振动的振幅越大，音量越大(图2-9)

振动的另一特点是周期性。所谓周期性，就是振动物体经过一段时间之后又重新回到原来状态，而且这种情况有规律地出现。—描述振动快慢的物理量

图2-8中，做简谐运动的物体由点B经过点O到达点C，再由点C经过点O返回点B，重新回到原来状态，我们就说物体完成了一次全振动。振动物体从某一初始状态开始，再次回到初始状态（即位移、速度均与初态完全相同）所经历的过程。

物体完成一次全振动所经历的时间称为周期。周期是表示振动快慢的物理量。问题1：O—D—B—D—O是一个周期吗？

问题2：若从振子经过C向右起，经过怎样的运动才叫完成一次全振动？

物体振动周期越短频率越高表明物体振动越快

物体振动周期越长频率越低表明物体振动越慢振幅反映振动的强弱

周期、频率则反映振动的快慢物体振动的周期、频率与振幅有关吗

大量研究表明，若物体仅在回复力作用下振动时，振动的周期、频率与振幅的大小无关，只由振动系统本身的性质决定。其振动的周期(或频率)，称为固有周期(或固有频率)。固有周期和固有频率是振动系统本身的属性，与物体是否振动无关，如一面锣、一根绷紧的弦、一座桥梁、一幢楼宇都具有各自的固有周期和固有频率。

发声体的固有频率不同，发出声音的音调也不同。例如，一般情况下，女生声带振动的固有频率比男生大，因此女生的音调比男生高。

钢琴能发出高低不同的声音，是每根琴弦的固有频率不同，弹奏时键槌击打不同的弦的缘故(图2-10)。

2.简谐运动的位移图像

用振幅A、周期T和频率f来描述简谐运动，只能从整体上把握振动的强弱和快慢程度。然而，做简谐运动物体的运动情况每时每刻都在变化，我们可用位移-时间图像形象直观地描述位移随时间变化的情况。

以弹簧振子的简谐运动为例。表2-2是一个周期内某弹振子的位移随时间变化的数据。

间接得到的物理量：频率?：?=1/T任一时刻加速度的方向:总指向平衡位置。任一时刻速度的方向：看斜率（看发展）

某段时间内X.F.a.v等变化情况。0-2X/cmt/s20.10.20.30.40.50.60.70.8

建立平面直角坐标系，横坐标表示时间t，纵坐标表示弹簧振子相对于平衡位置的位移x。根据数据所得的图像(图2-11)为弹簧振子做简谐运动的位移一时间图像，也称为振动图像。振动图像还可通过实验的方法直接描绘出来。

简谐运动的图像是一条正弦（或余弦）曲线，说明简谐运动的位移随时间按正弦（或余弦）曲线规律变化。如何用公式来定量地表示这种变化呢？

描绘简谐运动的振动图像如图2-12所示，

弹簧和小球分别套在光滑横杆上，弹簧左端与小球相连，右端固定在支架上形成一个弹簧振子。在球底部固定一毛笔头，笔头下放一纸板。使小球偏离平衡位置并释放，其振动可视为简谐运动。沿图示方向匀速拉动纸板，笔头会在纸板上画出一图像。请分析该图像。

毛笔所画图像可视为小球在振动过程中的位移时间图像实验和理论都表明，简谐运动的振动图像是一条正弦(或余弦)曲线，它能直观地表示做简谐运动物体的位移随时间按正弦(或余弦)规律变化的情况。在振动图像上还可表示出振幅A和周期T。

曲线在纵轴方向上的最大值等于振幅A，相邻两个相同状态间隔的时间等于周期T(图2-13)

3.简谐运动的位移公式

如果以平衡位置为坐标原点，用x代表振动物体偏离平衡位置的位移，以物体沿x轴正方向运动至平衡位置的时刻作为计时零点，由简谐运动的图像可知物体的位移x与时间之间的关系可表达为上式称为简谐运动的位移公式。

1、公式中的A代表什么?2、ω叫做什么?它和T、f之间有什么关系?3、公式中的相位用什么来表示?4、什么叫简谐振动的初相?

振幅圆频率相位初相位

为了更好地理解简