振动和波ppt课件.ppt

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1、第六章振动和波1.任一物理量在某一定值附近往复变化均称为振动.机械振动：物体围绕一固定位置往复运动.运动形式：直线、平面和空间振动.简谐运动：最简单、最基本的振动.简谐振子：作简谐运动的物体.例如一切发声体、心脏、海浪起伏、地震以及晶体中原子的振动等.简谐运动复杂振动合成分解2.1简谐振动例弹簧振子和单摆都做简谐振动在平衡位置附近做往复运动，偏离平衡位置的最大位移不变．特点2振幅、周期和频率振幅A:物体离开平衡位置的最大位移的绝对值。周期T:物体完成一次全振动所需要的时间。单位：秒（s)频率:单位时间内完成的全振动的次数.单位：赫兹（Hz)振幅是表示振动强弱的物理量。或周期和频率都是表

2、示振动快慢的物理量。周期和频率之间关系为弹簧振子周期周期和频率仅与振动系统本身的物理性质有关注意单摆周期5.弹簧振子受力3简谐振动的特征受力特征vv注意位移x应理解为离开平衡位置的位移．vv6.物体做简谐振动时,受力的大小跟物体偏离平衡位置的位移成正比，方向跟物体偏离平衡位置的位移方向相反（指向平衡位置），它的作用能使物体返回平衡位置，所以叫做回复力。FF一般可用下式表示当物体受到回复力时,物体就做简谐振动。7.加速度特征与力F方向相同；与位移x方向相反，始终指向平衡位置。a为正时，速度方向可能为正(AO)也可能为负(OA)；加速度的方向：加速度与速度关系：当加速度与速度方向一致

3、时，速度增加；反之，速度减小。a为正时，速度大小可能增加(AO)也可能为减小(OA).Fa能量特征动能和势能为振动系统的机械能跟振幅有关，振动系统的总机械能越大，振幅越大。在平衡位置动能最大，势能为零；在最大位移处势能最大，动能为零;物体做简谐振动时，不考虑摩擦力和空气阻力，只有弹力或重力做功，所以振动系统的总机械能保持不变。并且不断相互转化。机械能为振子的运动由A到O由O到A'由A'到O由O到A位移方向正大小变化减小回复力方向正大小变化增大加速度方向正大小变化减小速度方向正大小变化减小动能大小变化增大势能大小变化增大练习完成下表负负正负正负负正负增大减小增大减小增大减小F=－k

4、xF=ma增大减小增大正负负增大增大减小增大减小减小减小增大减小相邻两个正的（或负的）最大位移间的时间间隔为简谐振动的周期T。4简谐振动的图象T84-AOx(cm)t(s)12A2610振动曲线：为了直观地表示做简谐振动的物体的运动情况，常常在直角坐标系中用横坐标表示时间t，纵坐标表示振动物体相对于平衡位置的位移x，画出物体的位移随时间变化的图象，这种图象叫做简谐振动的图象，也叫振动曲线。它是一条余弦曲线或正弦曲线，如图所示：质点的位移x：　上半轴为正，下半轴为负；T84-AOx(cm)t(s)12A2610加速度a：上半轴为负，下半轴为正；速度v方向：下时刻的位移在下方，速度向下，为负

5、；下时刻的位移在上方，速度向上，为正；vaavv振动曲线可以用描点法画出。也可以用在振动物体上固定一个记录装置的办法画出如图所示。这种记录振动的方法在实际中有很多应用。医院里的心电图仪，监测地震的地震仪等，都是用这种方法记录振动情况的。一切复杂的振动都不是简谐运动，但它们都可以看做是由若干个振幅和频率不同的简谐振动合成的。例5-1一质点做简谐振动，其振动图象如图所示。根据该图，求：（1）振幅A、周期T和频率ν；（2）当t=0.1s时，质点的速度方向沿什么方向？加速度方向指向什么方向？（3）当t=0.7s时，质点的速度方向沿什么方向？加速度方向指向什么方向？DEB0.4C-2Ox(cm)t

6、(s)F20.81.2A解（1）由图可知，A=0.02mν=1/T=1/0.8=1.25Hz周期为T=0.8s频率为振幅为（2）当t=0.1s时，质点的位移在x轴正方向(x>0)，因为加速度方向与位移方向相反，所以加速度方向是沿x轴负方向。即正半轴的加速度方向都为负方向。稍大干0.7s时，质点的位移在上方，因此质点向上运动，即速度方向沿x轴正方向。DEB0.4C-2Ox(cm)t(s)F20.81.2A稍大于0.1s时，质点的位移在其上方，因此质点向上运动，即速度方向沿x轴正方向；（3）当t=0.7s时，质点的位移在x轴负向，加速度方向应沿x轴正方向。即负半轴的加速度方向都为正方向。va

7、av5无阻尼自由振动阻尼振动受迫振动共振在简谐振动中，没有考虑摩擦阻力等因素，在振动过程中系统的机械能守恒，振幅始终保持不变。这种振幅保持不变的振动叫做无阻尼自由振动。简谐振动是一种理想化的振动。无阻尼自由振动阻尼振动实际的振动系统不可避免地要受到摩擦和其他阻力，在振动过程中系统的机械能要损耗，振幅逐渐减小。这种振幅逐渐减小的振动，叫做阻尼振动。txO受迫振动阻尼振动最终要停下来。最简单的办法是用周期性的外力作用于振动系统，外力对系