课件27张PPT。 第十一章：机械振动 第 1 节：简谐运动1.了解什么是机械振动；
2.掌握简谐运动回复力的特征；
3.掌握从图形图象分析简谐振动位移随时间变化的规律 首先复习学过的各种运动并总结运动的特点，研究运动的一些基本方法，观察生活中的一些简谐振动，让学生总结机械振动的特点，做出机械振动的定义，并以弹簧振子做研究机械振动的力、位移、速度的关系并作出x-t图象进一步研究机械振动，思考弹簧振子的图象是正弦曲线，给简谐振动下定义即简谐振动是质点的位移随时间按正弦规律变化的振动.总结简谐振动的特点结合课堂练习强化理解简谐振动，最后课堂小结，强化学生对本节课的知识规律总结。
难点突破：先复习各种运动了解研究运动方法，观察生活中的机械振动，让学生了解机械振动，在这个基础上以弹簧振子为研究对象，观察一种特殊的机械振动，并总结这种运动通过x-t图象进行研究，总结简谐振动，结合练习突破简谐振动的难点。
高中阶段我们学过的运动形式有哪些?
提示：按运动轨迹分类直线运动曲线运动匀速直线运动变速直线运动匀变速直线运动变加速直线运动抛体运动圆周运动平抛运动斜抛运动匀速圆周运动变速圆周运动匀变速直线运动1、定义法：沿着一条直线运动，且加速度不变的运动。2、图象法：x-t图象、v-t图象3、公式法：速度公式、位移公式音叉的运动状态也可被视为简谐振动。音叉振动时，不仅克服空气摩擦，而且还以声波的形式向四周辐射能量。吉他能发出美妙的声音是因为有共鸣箱一、机械振动2.特点:①平衡位置：振动停止时物体所在的位置。------“对称性”②往复运动------“周期性” 物体在平衡位置附近的往复运动。1.定义:例题1：下列运动中属于机械振动的有 （ ）
A、树枝在风的作用下的运动
B、竖直向上抛出的物体的运动
C、说话时声带的振动
D、爆炸声引起的窗扇的运动 你能再举出一些例子吗？ACD 2.条件(理想化)
①小球看成质点
②忽略弹簧质量
③忽略摩擦力 振子的运动是怎样一种运动呢？二、弹簧振子1.定义:小球和弹簧所组成的系统。理想化模型弹簧+小球三、振动图象(位移-时间图象)1、位移x:振动物体的位移x用从平衡位置指向物体所在位置的
有向线段表示。 振子在A、B位置的位移xA和xB 坐标原点o－平衡位置横坐标t－振动时间纵坐标x－振子偏离平衡位置的位移规定在o点右边时位移为正，左边时位移为负.2、画法:第一个1/2周期：第二个1/2周期：(1)描点法2、画法:类似应用绘制地震曲线的装置3、验证:方法一 验证法: 假定是正弦曲线，可用刻度尺测量它的振幅和周期，写出对应的表达式，然后在曲线中选小球的若干个位置，用刻度尺在图中测量它们的横坐标和纵坐标，代入所写出的正弦函数表达式中进行检验，看一看这条曲线是否真的是一条正弦曲线。 方法二 拟合法: 在图中，测量小球在各个位置的横坐标和纵坐标，把测量值输入计算机中作出这条曲线，然后按照计算机提示用一个周期性函数拟合这条曲线，看一看弹簧振子的位移—时间的关系可以用什么函数表示。结论：
弹簧振子的振动图象是一条正弦曲线。 四、简谐运动1、定义：
质点的位移随时间按正弦规律变化的振动。
如：弹簧振子的运动等。简谐运动是最简单、最基本的振动。 2、振动图象(x-t图象)横坐标—时间；纵坐标—偏离平衡位置的位移振动图象是一条正弦曲线.1、简谐运动的图象就是物体的运动轨迹吗？2、由简谐运动的图象判断简谐运动属于下列哪一种运动？A、匀变速运动
B、匀速直线运动
C、变加速运动
D、匀加速直线运动 3. 位移、速度特点例题2：某一弹簧振子的振动图象如图所示，则由图象判断下列
说法正确的是（ ）
A、振子偏离平衡位置的最大距离为10cm
B、1s到2s的时间内振子向平衡位置运动
C、2s时和3s时振子的位移相等，运动方向也相同
D、振子在2s内完成一次往复性运动AB某弹簧振子的振动图象如图所示，根据图象判断。下列说法正确的是（ ）
A、第1s内振子相对于平衡位置的位移与速度方向相反
B、第2s末振子相对于平衡位置的位移为-20cm
C、第2s末和第3s末振子相对于平衡位置的位移均相同，但瞬时速度方向相反
D、第1s内和第2s内振子相对于平衡位置的位移方向相同，瞬时速度方向相反。 D一、机械振动： 1.定义:物体在平衡位置附近所做的往复运动.
2.特点: 对称性;周期性. 二、弹簧振子模型：
1.小球看成质点;
2.忽略弹簧质量;
3.忽略摩擦力.四、简谐运动：
1、定义:质点的位移随时间按正弦规律变化的振动.
2、图象:是一条正弦曲线.三、振动图像(x-t图象)
横坐标t—时间;纵坐标x—偏离平衡位置的位移.课件15张PPT。 第十一章：机械振动 第 2 节：简谐运动的描述1．知道简谐运动的振幅、周期和频率的含义。
2．理解周期和频率的关系。
3．知道振动物体的固有周期和固有频率，并正确理解与振幅无关。 首先复习上节课学过的简谐振动，观察这些简谐振动有哪些
不同，通过教师引导会发现振动的幅度不同振动的快慢不同，
那么研究简谐振动时我们就会给简谐振动加以区别，所以要研
究简谐振动的一些物理量，通过弹簧振子振幅、周期、相位，
总结简谐振动的表达式。
难点突破：认识简谐振动的物理量，通过弹簧振子直观的
观察振幅，周期，相位进行突破，让学生能更好的理解。请同学们说一下生活中常见的一些简谐振动，
并说明这些简谐振动有什么不同？简谐运动OA = OB1、振幅A：是变量（1）定义：振动物体离开平衡位置的最大距离。（2）物理意义：描述振动强弱的物理量OAB一、描述简谐运动的物理量（请点击小球）问题：若从振子经过C向右起，经过怎样的运动才叫
完成一次全振动？（2）一次全振动：振动物体从某一初始状态开始，再次回到
初始状态（即位移、速度均与初态完全相同）所经历的过程。频率f：单位时间内完成全振动的次数2、周期和频率：描述振动快慢的物理量
（1）周期T：振子完成一次全振动所需要的时间OABCD（请点击小球）（3）简谐运动的周期公式简谐运动的周期和频率由振动系统本身的因素决定，与振幅无关。3.相位 描述周期性运动的物体在各个时刻所处状态的物理量。 以x代表质点对于平衡位置的位移，t代表时间，则1、公式中的A 代表什么?
2、ω叫做什么?它和T、f之间有什么关系?
3、公式中的相位用什么来表示?
4、什么叫简谐振动的初相?振幅角速度相位初相位二、简谐运动的表达式 实际上经常用到的是两个相同频率的简谐运动的相位差， 简称相差。同相：频率相同、初相相同(即相差为0）的两个振子振动
步调完全相同。?2、甲和乙两个简谐运动的相差为 ，意味着什么??1、一个物体运动时其相位变化多少就意味着完成了一次全振动?答案：相位每增加2π就意味着发生了一次全振动一、描述简谐运动的物理量1、振幅A：振动物体离开平衡位置的最大距离2、周期T：完成一次全振动所需要的时间频率f：单位时间内完成全振动的次数3、相位：周期性运动的物体在各个时刻所处的不同的状态二、简谐运动的表达式 1.某简谐运动的位移与时间关系为：x=0.1sin（100πt＋π）cm,由此可知该振动的振幅是____ cm，频率是 ____Ｈz，零时刻振动物体的速度与规定正方向_____（填“相同”或“相反”).0.150相反答案： T1:T2=1:1；A1:A2=1:22、有一个在光滑水平面内的弹簧振子，第一次用力把弹簧压缩x后释放，第二次把弹簧压缩2x后释放，则先后两次振动的周期和振幅之比分别为多少？3、弹簧振子以O点为平衡位置，在B、C两点之间做简谐振动，B、C相距20 cm，某时刻振子处于B点，经过0.5 s，振子首次到达C点，求：
（1）振子的周期和频率
（2）振子在5s末的位移的大小
（3）振子5s内通过的路程T＝1.0 s；f＝1 Hz10 cm200 cm课件15张PPT。 第十一章：机械振动 第 3 节：简谐运动的回复力和能量1.理解回复力的概念。
2.会用动力学的方法，分析简谐运动中的位移、速度、
回复力和加速度的变化规律。
3.会用能量守恒的观点，分析水平弹簧振子中动能、势能、
总能量的变化规律。 通过对弹簧振子所做简谐运动的分析，得到有关简谐运动
的一般规律性的结论，使学生知道从个别到一般的思维方法。
分析弹簧振子振动过程中能量的转化情况，提高学生分析和解决
问题的能力。物体做简谐运动时的回复力和惯性之间关系的教学，
使学生认识到回复力和惯性是矛盾的两个对立面，正是这一对立
面能够使物体做简谐运动。简谐运动过程中能量的相互转化情况，
对学生进行物质世界遵循对立统一规律观点的渗透。
教学难点:通过课件让学生总结物体做简谐运动过程中位移、
回复力、加速度、速度的变化。
OAB（请点击小球）物体做简谐运动时，所受的合力有什么特点？ 一、简谐运动的回复力 弹簧振子所受的合力F与振子位移x的大小成正比，
且合力F的方向总是与位移x的方向相反。F=﹣kx （式中k为弹簧的劲度系数） 由于力F的方向总是与位移x的方向相反，即总是指向平衡位置。
它的作用总是要把物体拉回到平衡位置。所以称为回复力。 如果质点所受的回复力与它偏离平衡位置的位移大小成正比，
并且始终指向平衡位置（即与位移方向相反）,质点的运动就是
简谐运动。4.简谐运动的动力学特点xvF、a动能势能AA-OOO-BB向左最大向左减小向右最大向右最大向右最大向右增大向右减小向右增大向右减小向左增大向左最大增大最大减小最大减小增大最大OAB二、简谐运动中的各个物理量变化规律0000000 简谐运动的加速度大小和方向都随时间做周期性的变化，
所以简谐运动是变速运动。
（1）当物体从最大位移处向平衡位置运动时，
由于v与a的方向一致，物体做加速度越来越小的加速运动。（2）当物体从平衡位置向最大位移处运动时，
由于v与a的方向相反，物体做加速度越来越大的减速运动。 简谐运动的能量与振幅有关，振幅越大，振动的能量越大 简谐运动中动能和势能在发生相互转化，但机械能的总量
保持不变，即机械能守恒。 试画出物体在做简谐运动时的Ek-t和Ep-t及E-t图象机械能势能动能ABO三、简谐运动的能量 竖直方向振动的弹簧振子所做的振动是简谐运动吗？判断物体是否做简谐运动的方法：（2）根据回复力的规律F=﹣kx去判断（1）根据物体的振动图像去判断[来源:Zxxk.Com]1.做简谐运动的物体，当位移为负值时，以下说法正确的是（ ）BA．速度一定为正值，加速度一定为正值
B．速度不一定为正值，但加速度一定为正值
C．速度一定为负值，加速度一定为正值
D．速度不一定为负值，加速度一定为负值2.在简谐运动中，振子每次经过同一位置时，下列各组中描述振动的物理量总是相同的是 （ ）
A．速度、加速度、动能
B．加速度、回复力和位移
C．加速度、动能和位移
D．位移、动能、回复力BCD3.当一弹簧振子在竖直方向上做简谐运动时，下列说法正确的（ ）CDA.振子在振动过程中，速度相同时，弹簧的长度一定相等
B.振子从最低点向平衡位置运动过程中，弹簧弹力始终做 负功
C.振子在振动过程中的回复力由弹簧的弹力和振子的重力的合力提供
D.振子在振动过程中，系统的机械能一定守恒 4.关于弹簧振子做简谐运动时的能量，下列说法正确的有 （ ）ABCA．等于在平衡位置时振子的动能
B．等于在最大位移时弹簧的弹性势能
C．等于任意时刻振子动能与弹簧弹性势能之和
D．位移越大振动能量也越大 5.如图所示，一质点做简谐振动，由此可知（ ）
A．t=0时，质点的位移、速度均为零
B．t=1 s时，质点的位移为正向最大，速度为零，
加速度为负向最大
C．t=2 s时，质点的位移为零，速度为负向最大值，加速度为零
D．质点的振幅为5 cm，周期为2 sBC[来源:Zxxk.Com]课件20张PPT。 第十一章：机械振动 第 4 节：单摆1.了解什么是单摆，知道摆角很小时单摆的振动可以视为简谐
运动。
2.知道单摆的振动图象。
3.知道单摆的周期与什么因素有关，了解周期公式，并能进行
有关计算。
4.会用单摆周期公式测量重力加速度。 通过课件知道单摆的特征，研究单摆的回复力的特点和
单摆摆角的特点得到有关单摆一般规律性的结论，探究单摆
是简谐振动分析单摆振动过程中周期情况，得出单摆的周期
公式，通过课堂练习强化对单摆周期的理解和周期计算。
教学难点：首先认识单摆，单摆是一种简谐振动，从而
指出单摆回复力和摆角的特点，之后给学生单摆的周期公式。一、单摆的概念：1.如果悬挂小球的细线的伸缩和质量可以
忽略，线长又比球的直径大得多，这样的
装置就叫做单摆。?3.单摆是实际摆的理想化的物理模型。2.实际摆能看成单摆的条件:二、单摆的回复力B单摆的平衡位置OMA单摆的回复力NoTGG2G1?摆角MOTGG2G1?G2是使摆球振动的回复力。?方向：沿切线指向平衡位置摆球重力的分力G2始终沿轨迹
切向指向平衡位置O。MNNOTGG2G1?M小角度下的近似：?近似成立条件： ? < 10°学科网，zxxk.fenghuangxueyi三、单摆的回复力表达方式：NOTGG2G1?M? F回 = mgsinα单摆的回复力表达方式：OM ? < 5°的条件下：位移方向与回复力方向相反?F回= ﹣ kx N?单摆振动是简谐运动特征：回复力的大小与位移的大小成正比，
回复力的方向与位移的方向相反。条件：摆角α < 5°学科网，zxxk.fenghuangxueyi?四、单摆的周期①周期与摆球的质量是否有关 ?③周期与重力加速度是否有关 ?
④周期与振幅是否有关?②周期与摆长是否有关 ?方法: 控制变量法 1.单摆振动的周期-----可能与哪些因素有关呢？单摆的周期与质量
单摆的周期与摆长
单摆的周期与振幅无关有关无关这种与振幅无关的性质叫做单摆的等时性2.单摆的周期条件：摆角α <5°单摆做简谐运动的振动周期跟摆长的平方根成正比，
跟重力加速度的平方根成反比。荷兰物理学家惠更斯首先发现??①摆长＝细绳长度＋小球半径③摆长、重力加速度都一定时，周期和频率也一定，
通常称为单摆的固有周期和固有频率。②单摆周期与摆长和重力加速度有关，与振幅和质量无关。例题:在下述哪些情况下单摆的简谐振动周期会变大（ ）
A.摆球质量增大
B.摆长减小
C.单摆由赤道移到北京
D.单摆由海平面移到高山顶上D4.单摆周期公式的应用?①惠更斯利用摆的等时性发明了带摆的计时器，
摆的周期可以通过改变摆长来调节，计时很方便。②单摆的周期和摆长容易用实验准确地测定出来，
所以可利用单摆准确地测定各地的重力加速度。1、只有在摆角? < 10°的条件下，单摆的振动可看作简谐运动。2、单摆周期与摆长和重力加速度有关，与振幅和质量无关。1.一个单摆，周期是T。
a.如果摆球质量增到2倍，周期将 。
b.如果摆的振幅增到2倍，周期将 。
c.如果摆长增到4倍，周期将变为 。
d.如果将单摆从赤道移到两极，周期将_____。
e.如果将单摆从海面移到高山，周期将_____。 不变不变变小变大√2T2.一个单摆摆长100.4cm，测得它完成30次全振动共60.3s，
则当地重力加速度多大？
??解得：g=9.812 m/s2课件14张PPT。 第十一章：机械振动 第 5 节：外力作用下的振动1.了解受迫振动、阻尼振动、固有频率的概念
2.知道受迫振动的频率由驱动力的频率决定
3.了解共振的概念，知道发生共振的条件
4.了解共振的防止和应用
通过复习简谐振动知道振幅与能量有关，当振动时受到
阻力就会使振幅减小会有能量损失，从而知道阻尼振动再通
过生活中的例子知道什么是共振共振以及受迫振动的特点。
难点突破：通过生活中的例子知道共振的特点受迫振动
什么时候振幅最大。 振动的能量与振幅有关，振幅越大，振动的能量越大。简谐运动中动能和势能在发生相互转化，
但机械能的总量保持不变，即机械能守恒。一、阻尼振动1、演示：单摆
2、阻尼振动：振幅逐渐减小的振动
3、阻尼振动的图象
4、振动系统受到的阻尼越大，振幅减小得越快，
阻尼过大时，系统将不能发生振动。
5、实际的自由振动一定是阻尼振动二、受迫振动1、驱动力：作用在振动系统上的周期性外力。
2、受迫振动：系统在驱动力作用下的振动。
3、受迫振动的特点：
受迫振动的频率总等于驱动力的频率，
与系统的固有频率无关。受迫振动三、共 振1、共振曲线
2、共振：驱动力的频率等于系统的固有频率时，
受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振。
驱动力的频率与系统的固有频率相差越少，振幅越大，
相差越多，振幅越小。3.共振的防止和应用1、防止：使驱动力的频率与物体的固有频率不同，
而且相差越大越好。
2、应用：使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率。3、生活中的共振现象 有一农场主一次吹笛时，居然发现树上的毛毛虫纷纷坠地而死，惊讶之余，他到自己的果园吹了几个小时，一下子将果树上的毛毛虫收拾的一干二净，究其原因，还是笛子发出的声音引起毛毛虫内脏发生剧烈共振而死亡。 1831年，一队骑兵通过曼彻斯特附近的一座便桥时，
由于马蹄节奏整齐，桥梁发生共振而断裂。 1940年，美国的全长860米的塔柯姆大桥在建成后的4个月就因风共振而倒塌。 2、受迫振动：系统在外界驱动力作用下的振动3、系统做受迫振动时，振动稳定后的频率等于驱动力的频率，
跟系统的固有频率无关。4、驱动力的频率等于振动系统的固有频率时，
受迫振动的振幅增大，这种现象叫做共振。5、利用共振时，应使驱动力的频率接近或等于振动系统的固有
频率；防止共振时，应使驱动力的频率与系统的固有频率不同，
而且相差越大越好。1、阻尼振动：振幅越来越小的振动1.如图所示演示装置，一根张紧的水平绳上挂着四个单摆，让b摆摆动，其余各摆也摆动起来，可以发现（ ）
A.各摆摆动的周期均与b摆相同
B.a摆摆动周期最短
C.c摆摆动周期最长
D.c摆振幅最大A 2、汽车的车身是装在弹簧上的，如果这个系统的固有周期是2 s，汽车在一条起伏不平的路上行驶，路上各凸起处大约都相隔8 m，汽车以多大速度行驶时，车身上下颠簸得最剧烈？答案：4 m/s
