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;