资源描述：
《2016高中物理机械振动和机械波》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、机械振动和机械波简谐振动课时目标：1、理解简谐运动的概念、公式和图彖，掌握简谐运动的回复力的特点和描述简谐运动的物理量。2、掌握单摆的振动规律和周期公式.重点难点：1、简谐振动是一种理想化模型：对振动过程小速度、加速度、位移的矢量性的判断。2、单摆的振动规律和周期公式知识精要：一、简谐运动1.概念：如果质点的位移与时间的关系遵从函数的规律，即它的振动图象0—7图象)是一条——曲线，这样的振动叫简谐运动.2.动力学表达式F=・运动学表达式兀=/sin(血+卩).3.描述简谐运动的物理量(1)位移兀：ill指向
2、的有向线段表示振动位移，是矢量.(2)振幅4振动物体离开平衡位置的,是标量，衣示振动的强弱.(3)周期屎口频率介做简谐运动的物体完成所需要的时间叫周期，而频率则等于单位时间内完成:它们是表示振动快慢的物理量.二者互为倒数关系.4.简谐运动的图象(1)物理意义：表示振动物体的位移随时间变化的规律.(2)从平衡位置开始计时，函数表达式为x=Asincot,图象如图1所示.5.简谐运动的能量简谐运动过程中动能和势能相互转化，机械能守恒，振动能量与有关，越大，能量越大.二、单摆如图3所示，平衡位置在最低点.(1)定
3、义：在细线的一端拴一个小球，另一•端固定在悬点上，如果线(2)视为简谐运动的条件：.(3)冋复力：小球所受重力沿方向的分力，即：F=G2=Gsin0=晋灭,F的方向与位移兀的方向相反.图3(4)周期公式：T=2tl眾(5)单摆的等时性：单摆的振动周期取决于摆长/和重力加速度g,与振幅和振了(小球)质量都没有关系单摆振动时,线的张力与重力沿摆线方向的分力的合力提供单摆做圆周运动的向心力•重力沿速度方向的分力提供回复力,皱大回复力大小为JAf在平衡位置时回复力为零,但合外力等于向心力,不等于零.三、用单摆测重力
4、加速度1.实验原理单摆在摆角很小(小于5。)吋，其摆动可以看作简谐运动，其振动周期T=2ti寸其中1为摆长，g为当地重力加速度，山此可得g=^，据此，只要测出摆长1和周期T,就可计算出当地重力加速度g的数值.2•注意事项(1)细线的质量要小，弹性要小，选用体积小、密度大的小球，摆角不超过5。.(2)要使摆球在同一竖直而内摆动，不能形成圆锥摆，方法是将摆球拉到一定位置后由静止释放.(3)测周期的方法:①要从摆球过平衡位置时开始计时，因为此处速度人、计时课差小，而最高点速度小、计时课差人②要测多次全振动的时间来
5、计算周期.如在摆球过平衡位置开始计时，且在数“零”的同时按下秒表，以后摆球从同一•方向通过最低位置吋计数1次.(4)山公式g=^,分别测出一系列摆长1对应的周期T,作出1—俨的图象，如图所示，图象应是-•条通过原点的育线，求出图线的斜率k,即可求得gift.g=47Tk,k=Y?=^rp2根据图线斜率求g值可以减小误差.热身练习：1、图4是某质点做简谐运动的振动图象.根据图象中的信息,冋答下列问题.(1)质点离开平衡位置的最大距离有多大？(2)在1.5s和2.5s这两个时刻，质点的位置各在哪里？(1)在1.
6、5s和2.5s这两个时刻，质点向哪个方向运动？2^参考图4,在/=0至！］/=4s的范围内回答以下问题.(1)质点相对平衡位置的位移的方向在哪些时间内跟它的瞬时速度的方向相同？衣哪些时间内跟瞬时速度的方向相反？(2)质点在笫2s末的位移是多少？(3)质点在询2s内走过的路程是多少?3、图5是两个单摆的振动图象.(1)甲、乙两个摆的摆长之比是多少？(2)以向右的方向作为摆球偏离平衡位置的位移的正方向，从r=0起，乙第一次到达右方最大位移处时，甲振动到了什么位置？向什么方向运动？4、一质点做简谐运动的振动图象如
7、图6所示，质点的速度与加速度方向相同的时间段是()A.0〜0.3sB.0.3s~0.6sC.0.6s~0.9sD.0.9s~1.2s5、做简谐运动的单摆摆长不变,若摆球质量增加为原来的4倍,摆球经过平衡位置时速度减小为原来的1/2,则单摆振动的A.频率、振幅都不变C.频率不变、振幅改变6、如图7所示，一单摆悬于O点，摆长为厶若在O点的竖直线上的O'()B.频率、振幅都改变D.频率改变、振幅不变点钊一个釘子，使00’=#,将单摆拉至/处释放，小球将在&、B、C间来回振动，若振动屮摆线与竖直方向夹角小于5。,周
8、期是则此摆的A.C.)精解名题：例1、如图8为一弹簧振子的振动图象，求：(1)该振子简谐运动的表达式.(2)在第2s末到第3s末这段时间内弹簧振子的加速度、速度、动能和弹性势能各是怎样变化的？图8⑶该振子在前100s的总位移是多少？路程是多少?7T解析：(l)x=5sin2rcm(2)由题图可知，在/=2s时，振子恰好通过平衡位置，此时加速度为零，随着时间的延续，位移值不断加大，加速度的值也不断变大，速度值不断变
