机械振动、机械波2011 08 26 15 09

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1、机械振动、机械波201108261509机械振动、机械波2011-08-2615:092011年08月26日机械表介绍手表品牌大全一.教学内容：　　机械振动、机械波本章的知识点：（一）机械振动　　1、简谐运动　　（1）机械振动和回复力　　回复力f：使振动物体返回平衡位置的力叫做回复力。它时刻指向平衡位置。回复力是以效果命名的力，它是振动物体在振动方向上的合外力，可能是几个力的合力，也可能是某一个力的分力。并不一定是物体受的合外力。　　（2）弹簧振子的振动　　①弹簧振子：一个物体和一根弹簧构成弹簧振子。需要条件：物体可视为质点，弹簧为轻质弹簧，忽略一切阻力和摩擦。　　②简谐

2、振动：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。　　受力特征：f=－kx。可以由回复力f=－kx证明一种运动为简谐运动。　　2、振动的描述　　①简谐运动的振幅、周期和频率：　　振幅A：物体偏离平衡位置的最大距离。标量，反映振动的强弱和振动的空间范围。　　周期T和频率f：描述振动快慢的物理量。其大小由振动系统本身的性质决定，所以也叫固有周期和固有频率。　　②简谐运动的振动图像：物理意义：表示振动物体的位移随时间变化的规律。横轴表示时间，纵轴表示质点在不同时刻偏离平衡位置的位移。需要注意的是振动图像不是质点的运动轨迹。　　简谐运动的振动图像为正（余）弦函数

3、曲线。　　振动图像的应用：①可读取A、T及各时刻的位移；②判断v、x、f、a、的方向及变化情况和Ek、Ep的变化情况。　　③简谐运动的公式表达；　　3、单摆　　①单摆，在小振幅条件下单摆作简谐振动　　在一条不可伸长的轻质细线下端拴一质点，上端固定，这样的装置就叫单摆。　　单摆振动在偏角q很小（q＜5°=的情况下，才可以看成是简谐运动。单摆做简谐运动的回复力为重力在垂直于摆线方向上的分力。　　等效摆长：　　单摆的摆长是悬点到球心的距离。图1单摆模型中的摆长为圆的半径减去球的半径，图2中的摆长不断的在变化，它先以摆长l1摆动半个周期，再以摆长l2摆动半个周期。　　等效重力加速

4、度：　　等效重力加速度的取值等于单摆不振动时，摆线的拉力与摆球质量的比值g′=F/m。　　在单摆处于超重状态时，等效重力加速度g′=g+a，反之，在单摆处于失重状态时，等效重力加速度g′=g－a。　　②周期公式　　T=2p，式中l为单摆的摆长，等于悬点到球心的距离，g为当地的重力加速度。　　由此可知，在小振幅摆动时，单摆的振动周期跟振幅和振子的质量无关，这叫做单摆的等时性。　　③用单摆测定重力加速度　　a.实验原理：　　单摆的偏角（q＜5°）很小时，其摆动可认为是简谐运动，其固有周期为T=2p。由此解得g=。所以，只要测出摆长l和周期T，就可算出重力加速度。　　秒表有两根

5、指针，长针是秒针，每转一周是30s，最小分度值为0.1s，短针是分针，最小分度值为0.5min，如图所示。　　秒表的读数，先读小表盘上的分针，再读大表盘上的秒针，实际读数为两针读数之和。注意：秒针的移动是一下一下的，在中间没有停顿行为，所以秒表不需要估读。　　特别提示：秒表属于实验说明1要求会正确使用的仪器。　　b.实验数据的处理　　实验得到的实验数据是两个物理量，一是摆长l，一是周期T，周期是两个物理量求出的，即n次振动的总时间t，有T=t/n。　　实验数据有两种处理办法，一是计算法：每一个摆长和所对应的周期可以计算出一个重力加速度g，多次测量取g的平均值，不能对摆长和

6、周期取平均值后再求重力加速度。二是作图法：即以l为横轴，T2为纵轴，作出T2－l图线，求图线的斜率k，则g=4p2/k。　　【例题】某同学在“用单摆测定重力加速度”的实验中，测量5种不同摆长情况下单摆的振动周期，记录表格如下：L/m0.50.80.91.01.2T/s1.421.791.902.002.20T2/s22.023.203.614.004.84以L为横坐标，T2为纵坐标，作出T2-L图线：并利用此图线求重力加速度。　　解析：由单摆周期公式可得，所以T2-L图线是过坐标原点的一条直线，直线斜率是。因此，g=，作出图象如图所示，求得直线斜率为k=4.00，即g==

7、=9.86(m／s2)　　c.注意事项：　　①摆线不能过长或过短，摆长为悬点到球心的距离；　　②累计法测周期时，应从最低点开始计时，且每两次经过最低点才是一个全振动　　③摆球摆动时，要在一个竖直平面内，不要形成圆锥摆，摆幅尽量小。女式手表　　4、生活中的振动　　a.自由振动和受迫振动　　简谐运动就是自由振动，在振动过程中，振幅不变。振幅逐渐减小的振动，叫做阻尼振动。　　物体在周期性变化的外力（驱动力）作用下的振动，叫做受迫振动。　　b.受迫振动的振动频率：　　物体做受迫振动时，振动稳定后的频率等于驱动力的频率，跟物体的固有频率