第四节机械振动

1第四节机械振动（一）【主动学习部分】一、机械振动1、感受振动本节课开始学习另一种周期运动——振动，我们先一起来观察几种振动：（1）感受自己的脉搏跳动（心脏跳动）。（2）发声时感受声带的振动。（3）荡秋千（4）细绳挂一小球摆动（教师演示）讨论：以上运动有什么特点？___________________________________________________________________________2、机械振动定义（1）机械振动：物体在某一中心位置附近．．．．．．所作的往复运动．．．．叫做机械振动，简称为振动。请判断以下运动哪些是机械振动：①拍皮球；②小球在两个对接的斜面上来回滚动；③打羽毛球多拍过程；④钟摆。其中是振动的是_________________________，其他不是的振动的原因是_____________提示：都有往复运动，但是否有中心位置？3、弹簧振子——振动的理想化模型人们通常从最简单、最基本的情况入手研究物理问题，经常会构建一些物理模型以便于分析、研究，例如质点模型，忽略物体的大小和形状，把物体看作一个有质量的点。我们研究振动同样也构建了一个物理模型——弹簧振子。（1）如图所示：一根水平光滑金属杆，杆上穿有质量为m的带孔小球，一根轻质螺旋弹簧一端固定，另一端和小球相连，这就构成了一个弹簧振子。（2）该模型构成条件：①不考虑摩擦阻力；不②考虑弹簧的质量；③不考虑振子（金属小球）的大小和形状（3）当把振子（金属小球）拉至图中A’点松手，振子就会在AA’间做机械振动，这是最简单的振动。（课件演示）4、产生振动的条件物体做圆周运动的条件是需要向心力，那么做机械振动所需力学条件是什么呢？（1）对A’点振子进行受力分析（2）观察这些力，根据你已有的知识思考这些力的作用？你觉得使（振子）小球做振动的关键力是哪个？_____________________________（3）当振子处于OA’过程中，弹簧处于_______（伸长、压缩）状态，小球所受力指向_______（O、A’）；当振子处于OA过程中，弹簧处于_______（伸长、压缩）状态，小球所受力指向_______（O、A）。（4）这个力始终指向振动过程中的平衡位置（中心位置），我们把它称为回复力．．．，这也是一个以效果命名的力，即为产生振动的条件。二、振动的特征1、全振动做振动的质点从某位置出发第一次回到该位置，并保持与出发时刻相同运动方向的过程叫做一次全振动。2在上图中，振子从O点向右出发，怎样算一次全振动？（用字母表示）_____________振子从A点出发，怎样算一次全振动？（用字母表示）__________________2、振动的力学特征在一次全振动过程中，我们可以把一次全振动分为四个过程，每个过程中的力学物理量（位移、回复力、加速度、速度）都在发生变化，我们接下来就分析这些物理量的变化情况。知识准备：（1）振动的平衡位置（中心位置）作为位移的原点，只要振子离开平衡位置，振子的位移就是增加的，但要注意方向。（2）当弹簧处于原长时，小球不受弹力的作用，当弹簧的型变量（伸长或压缩）变大时，弹簧对小球的力变大。（胡克定律：弹簧所受弹力大小与弹簧的形变量成正比。）（3）由教师分析O→A’，学生自主或互相讨论接下来的三个。小球位置位移S回复力F加速度a速度vO→A’A’→OO→AA→O特征总结：（1）位移的方向总是________（从平衡位置出发、指向平衡位置）；回复力的方向总是__________（从平衡位置出发、指向平衡位置），与位移方向________（同向、反向）。加速度的方向与_________方向一致，速度方向与加速度方向_________（同向、反向、无关）。（2）O→A’振子做减速运动（加速度增大）；A’→O振子做_________（）；O→A振子做_________（）；A→O振子做_________（）。三、描述振动的物理量1、振幅（A）（1）振幅，即振动幅度。OA间距离为5cm，根据你的理解，该振动的振幅是________cm。如果现在振子处在OA间一B点，此时OB距离为2cm，该振动的振幅为_____cm。（2）振幅定义：物体在振动过程中，离开平衡位置的最大距离叫做振幅，通常用符号A表示，单位m。反映振动的强弱．．．．．．．。（3）根据振幅定义，该振动的振幅应该是___________cm。（互相议一议）2、周期（T）（1）振子完成一次全振动所需时间叫做周期。符号T，单位s。（联系一下圆周运动的周期概念，其本质上是一样的）（2）一弹簧振子的振子从平衡位置拉开2cm后松手，经过2s第一次经过平衡位置，则该振动的振幅是________，周期是________。3、频率（f）物体在单位时间内完成全振动的次数叫做频率，用符号f表示，单位赫兹（Hz）。4、频率与周期的关系：f=1/T甲、乙两个弹簧振子同时开始振动，甲振动20次、乙刚好振动30次，甲、乙两个弹簧振子振动频率之比为_______，周期之比为_________。B3【课后练习】班级_________姓名___________学号_______一、选择题1、关于一次全振动的说法正确的是（）A．从速度为零的位置出发，经平衡位置O点再运动到速度为零的位置过程B．从任意位置出发再回到该位置的过程C．从任意位置出发，再首次同方向经过该点的过程D．从平衡位置出发再次回到平衡位置的过程2、关于机械振动，以下说法正确的是（）A．回复力的方向总是远离平衡位置B.加速度的方向跟速度的方向总是一致的C．加速度的方向跟速度的方向总是相反的D.速度方向有时与加速度一致,有时相反3、弹簧振子振动时，振子每次经过同一位置时，发生改变的物理量是()A．位移B．回复力C．速度D．加速度4、如图所示，弹簧振子在光滑金属杆B、C间做振动，0为平衡位置，B、C间距为20cm，B运动至C的时间为1s，则以下说法正确的是（）A、从O至C再至O振子做了一次全振动B、振动周期为2s，振幅是10cmC、经过两次全振动，振子通过的路程为40cmD、从B开始经过3s，振子通过的路程为40cm5、弹簧振子在作机械振动的过程中，其中有两个时刻弹簧对振子的弹力大小相等、方向相反，那么这两个时刻弹簧振子的（）A．速度一定大小相等，方向相反B.加速度一定大小相等，方向相同C．位移一定大小相等，方向相反D.以上三项不一定大小相等，方向相反6、一弹簧振子的振动周期为0.2s当振子从平衡位置开始向右运动，经过1.78s时，振子的运动情况是（）A．正在向右做减速运动B.正在向右做加速运动C.正在向左做减速运动D.正在向左做加速运动二、填空题7、振动的主要特征是空间上的___________(往复性、周期性)和时间上的___________。(往复性、周期性)产生机械振动的条件是存在____________力。8、弹簧振子由最大位移向平衡位置处运动时，在位移、速度、加速度、回复力等物理量中，大小逐渐增加的物理量是____________；大小逐渐减少的物理量是____________。9、振动物体的振幅大小反映了振动的，振动物体的周期和频率反映振动的。10、有一在光滑水平面上的弹簧振子，在B、C之间做简谐振动，测得BC之间距离为20cm，振子在10s内完成5次全振动，则振动的振幅为m，频率是Hz,振子在3s内通过路程为m。11、弹簧振子在振动时，其振幅是4cm，频率是2.5Hz，从质点经平衡位置开始计时，2.5s时位移的大小为cm，2.5s内通过的路程为cm。12、如右图所示，弹簧振子在光滑水平面上以O为平衡位置，在CB两点间作机械振动，CB间距离为20cm，求：①如果振子从B→O的运动时间为0．1s，4则周期T为_______s，频率f为________Hz。若振子从B处开始记时，经过1s振子处在_____位置，位移大小是_______cm，振子所走的路程为________cm。②如果振子从O点向右运动开始记时，经过7T/4振子处在_______位置。③振子的速度、动能最大，而回复力、加速度、势能均为0的瞬间，振子处在_______位置。振子处在________位置时，它受到的回复力、加速度、最大，而速度为零。13、一个弹簧振子在t秒内往复运动，完成整数个全振动，经过的总路程为S，若振子的振幅为Ａ，则弹簧的振动周期等于________。14、弹簧振子在振动过程中，当其速度值减小时，其加速度值必定________；当其速度值增大时，其位移值必定_________（填“增大”、“减小”或“不变”）。15、将一个弹簧振子从平衡位置向右拉开2cm后放手，从第一次经过平衡位置开始计时到第21次经过平衡位置，共用时4s。试求：（1）该振子的振幅、周期和频率；（2）该振子从平衡位置开始计时4s内通过的路程和位移；