机械行业振动管理及机械波管理分析(共32页).pptx

机械振动和机械波一、简谐运动2021/11/181我们学习机械运动的规律是从简单到复杂：匀速运动、匀变速直线运动、平抛运动、匀速圆周运动，今天学习一种更复杂的运动简谐运动1机械振动振动是自然界中普遍存在的一种运动形式，请同学举例说明什么样的运动是振动？说明微风中树枝的颤动、心脏的跳动、钟摆的摆动、声带的振动这些物体的运动都是振动2021/11/182单摆弹簧振子2021/11/183物体振动时有一中心位置，物体（或物体的一部分）在中心位置两侧做往复运动，振动是机械振动的简称2简谐运动（1）弹簧振子滑块的运动是平动，可以看作质点弹簧的质量远远小于滑块的质量，可以忽略不计明确：一个轻质弹簧联接一个质点，弹簧的另一端固定，就构成了一个弹簧振子说明我们研究在没有阻力的理想条件下弹簧振子的运动2021/11/184（2）弹簧振子为什么会振动？物体做机械振动时，一定受到指向中心位置的力，这个力的作用总能使物体回到中心位置，这个力叫回复力回复力是根据力的效果命名的，对于弹簧振子，它是弹力根据胡克定律，弹簧振子的回复力与位移成正比，与位移方向相反明确：物体在跟位移大小成正比，并且总指向平衡位置的力作用下的振动，叫做简谐运动。

写出F=-kx2021/11/1853在一次全振动中，相关物理量的变化规律（1）位移的变化（2）回复力的变化（3）加速度的变化（4）速度的变化2021/11/186符号约定：增大减小最大M零0向左向右2021/11/187二、振幅、周期和频率振幅A：振动物体离开平衡位置的最大距离振幅是标量，表示振动的强弱2021/11/188轻敲一下音叉，声音不太响，音叉振动的振幅较小，振动较弱重敲一下音叉，声音较响，音叉振动的振幅较大，振动较强振幅的单位和长度单位一样，在国际单位制中，用米表示2021/11/189振动的周期和频率（1）、振动的周期T：做简谐运动的物体完成一次全振动的时间振动的频率f：单位时间内完成全振动的次数2）、周期的单位为秒（s）、频率的单位为赫兹（Hz）2021/11/1810周期和频率都是表示振动快慢的物理量两者的关系为：T=1/f或f=1/T举例来说，若周期T=0.2s，即完成一次全振动需要0.2s，那么1s内完成全振动的次数，就是1/0.2=5s-1.也就是说，1s钟振动5次，即频率为5Hz.2021/11/1811我们可以认识到,同一个振子,其完成一次全振动所用时间是不变的,但振动的幅度可以调节.不同的振子,虽振幅可相同,但周期是不同的.2021/11/1812简谐运动的周期或频率与振幅无关实验演示（引导学生注意听）：敲一下音叉,声音逐渐减弱,即振幅逐渐减小,但音调不发生变化,即频率不变.振子的周期(或频率)由振动系统本身的性质决定,称为振子的固有周期或固有频率.2021/11/1813单摆1单摆的回复力要分析单摆回复力，先从单摆受力入手。

其中用到了两个近似：（1）sin；（2）在小角度下AO直线与AO弧线近似相等这两个近似成立的条件是摆角很小，5由数学知识可知，以弧度为角度单位，sin2021/11/18145的情况下，单摆的回复力为满足简谐运动的条件，即物体在大小与位移大小成正比，方向与位移方向相反的回复力作用下的振动，为简谐运动所以，当5时，单摆振动是一种简谐运动2021/11/18153单摆的周期演示1将摆长相同，质量不同的摆球拉到同一高度释放现象：两摆球摆动是同步的，即说明单摆的周期与摆球质量无关，不会受影响演示2摆角小于5的情况下，把两个摆球从不同高度释放现象：摆球同步振动，说明单摆振动的周期和振幅无关2021/11/1816演示3取摆长不同，两个摆球从某一高度同时释放，注意要5现象：两摆振动不同步，而且摆长越长，振动就越慢这说明单摆振动和摆长有关具体有什么关系呢？经过一系列的理论推导和证明得到周期公式：2021/11/1817我们可以认识到,同一个振子,其完成一次全振动所用时间是不变的,但振动的幅度可以调节.不同的振子,虽振幅可相同,但周期是不同的.2021/11/1818简谐运动的周期或频率与振幅无关实验演示（注意听）：敲一下音叉,声音逐渐减弱,即振幅逐渐减小,但音调不发生变化,即频率不变.振子的周期(或频率)由振动系统本身的性质决定,称为振子的固有周期或固有频率.2021/11/1819单摆1单摆的回复力要分析单摆回复力，先从单摆受力入手。

其中用到了两个近似：（1）sin；（2）在小角度下AO直线与AO弧线近似相等这两个近似成立的条件是摆角很小，5由数学知识可知，以弧度为角度单位，sin2021/11/18205的情况下，单摆的回复力为满足简谐运动的条件，即物体在大小与位移大小成正比，方向与位移方向相反的回复力作用下的振动，为简谐运动所以，当5时，单摆振动是一种简谐运动2021/11/18213单摆的周期演示1将摆长相同，质量不同的摆球拉到同一高度释放现象：两摆球摆动是同步的，即说明单摆的周期与摆球质量无关，不会受影响演示2摆角小于5的情况下，把两个摆球从不同高度释放现象：摆球同步振动，说明单摆振动的周期和振幅无关2021/11/1822演示3取摆长不同，两个摆球从某一高度同时释放，注意要5现象：两摆振动不同步，而且摆长越长，振动就越慢这说明单摆振动和摆长有关具体有什么关系呢？经过一系列的理论推导和证明得到周期公式：2021/11/1823甲乙两个单摆，甲的摆长是乙摆长的4倍，乙摆球质量是甲球质量的2倍在甲振动5次的时间内，乙摆球振动_次1关于回复力，下列说法正确的是（）A回复力是根据作用力的性质命名的B回复力是恒定不变的C回复力是根据效果命名的D回复力总是由弹力提供2021/11/18242下列振动可以看作简谐运动的是A声带的振动B。

钟摆的振动C心脏的跳动D秋风中树叶的振动2021/11/18253作简谐运动的物体在平衡位置时，为零的物理量有（）A回复力和加速度B回复力和速度C加速度和速度D加速度和质量2021/11/18264弹簧振子作简谐运动，下列说法正确的是（）A加速度最大时，速度最大B速度最大时，位移最大C位移最大是，回复力最大D回复力最大时，速度最大2021/11/1827简谐运动的图象2x-t图线是一条质点做简谐运动时，位移随时间变化的图象3振动图象的横坐标表示的是时间t，因此，它不是质点运动的轨迹，质点只是在平衡位置的两侧来回做直线运动2021/11/18284振动图象是正弦曲线还是余弦曲线，这决定于t=0时刻的选择提醒注意，t=T/4处，位移x最大，此时位移数值为振幅A，在t=T/8角形要强调图线为正弦曲线2021/11/1829二、简谐运动图象描述振动的物理量通过图5振动图象，回答直接描述量1直接描述量：振幅A；周期T；任意时刻的位移t2021/11/18302间接描述量：x-t图线上一点的切线的斜率等于V2021/11/18311.(1)振子的振幅、周期、频频率各是多少？(2)在图中画出振子在t为0.2s、0.3s、0.4s、0.6s、0.7s、0.8s时刻所受的回复力、加速度、速度、位移的方向。

2021/11/18322如图所示的是做简谐运动的质点的振动图像，那么在下列时间内，质点加速度的大小和方向将（）A在0内，沿x轴的负方向，大小在减小B在0内，沿x轴的正方向，大小在减小C在内，沿x轴的正方向，大小在减小D在内，沿x轴的负方向，大小在增大2021/11/1833。