《簡諧運動物理教學課件PPT》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《簡諧運動物理教學課件PPT（19頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。
1、物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）第五章第五章 機械振動機械振動5 5 1 1 簡諧運動簡諧運動 簡諧運動的振幅簡諧運動的振幅 周期周期 頻率和相位頻率和相位 任一物理量在某一定值附近往復變化均稱為任一物理量在某一定值附近往復變化均稱為振動振動. . 機械振動機械振動 物體圍繞一固定位置往復運動物體圍繞一固定位置往復運動. . 運動形式運動形式: : 直線、平面和空間振動直線、平面和空間振動. . 周期和非周期振動周期和非周期振動 簡諧運動簡諧運動 最簡單、最基本的振動最簡單、最基本的振動. . 諧振子諧振子: : 作簡諧運動的物體作簡諧運動的物體. . 例如例如一切發(fā)聲體、心臟、海浪起
2、伏、地震以及晶體一切發(fā)聲體、心臟、海浪起伏、地震以及晶體中原子的振動等中原子的振動等. .簡諧運動簡諧運動復雜振動復雜振動合成合成分解分解物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）第五章第五章 機械振動機械振動5 5 1 1 簡諧運動簡諧運動 簡諧運動的振幅簡諧運動的振幅 周期周期 頻率和相位頻率和相位kl0 xmoAA 彈簧振子的振動彈簧振子的振動00Fx一一 簡諧運動簡諧運動物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）第五章第五章 機械振動機械振動5 5 1 1 簡諧運動簡諧運動 簡諧運動的振幅簡諧運動的振幅 周期周期 頻率和相位頻率和相位makxF0dd222xtxmk2令令)sin(ddtA
3、txv)cos(dd222tAtxa積分常數，根據初始條件確定積分常數，根據初始條件確定)cos(tAxxxFmo a 與與 x 方向方向相反相反xa2物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）第五章第五章 機械振動機械振動5 5 1 1 簡諧運動簡諧運動 簡諧運動的振幅簡諧運動的振幅 周期周期 頻率和相位頻率和相位tx圖圖tv圖圖ta圖圖TAA2A2AxvatttAAoooTT)cos(tAx0取取2T)2cos(tA)sin(tAv)cos(2tA)cos(2tAa物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）第五章第五章 機械振動機械振動5 5 1 1 簡諧運動簡諧運動 簡諧運動的振幅簡諧運動的
4、振幅 周期周期 頻率和相位頻率和相位)cos(tAx二二 振幅振幅maxxA 三三 周期、頻率周期、頻率kmT2彈簧振子周期彈簧振子周期2T 周期周期21T 頻率頻率T22 圓頻率圓頻率)(cosTtA周期和頻率僅與振動系周期和頻率僅與振動系統(tǒng)統(tǒng)本身本身的物理性質有關的物理性質有關注意注意tx圖圖AAxT2Tto物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）第五章第五章 機械振動機械振動5 5 1 1 簡諧運動簡諧運動 簡諧運動的振幅簡諧運動的振幅 周期周期 頻率和相位頻率和相位頻率為頻率為Hz33.1/1T例如，例如，心臟的跳動心臟的跳動80次次/分分s 75. 0) s (8060(min801
5、）T周期為周期為大象大象 2530 馬馬 4050豬豬 6080 兔兔 100松鼠松鼠 380 鯨鯨 8動物的心跳（次動物的心跳（次/分）分） 物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）第五章第五章 機械振動機械振動5 5 1 1 簡諧運動簡諧運動 簡諧運動的振幅簡諧運動的振幅 周期周期 頻率和相位頻率和相位 昆蟲翅膀振動的頻率（昆蟲翅膀振動的頻率（Hz） 雌性蚊子雌性蚊子 355415 雄性蚊子雄性蚊子 455600 蒼蒼 蠅蠅 330 黃黃 蜂蜂 220物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）第五章第五章 機械振動機械振動5 5 1 1 簡諧運動簡諧運動 簡諧運動的振幅簡諧運動的振幅 周期周
6、期 頻率和相位頻率和相位1 1） 存在一一對應的關系存在一一對應的關系; ;),(vxt202 2）相位在相位在 內變化，質點內變化，質點無相同無相同的運動狀態(tài)；的運動狀態(tài)； 四四 相位相位t3 3）初）初相位相位 描述質點描述質點初始初始時刻的運動狀態(tài)時刻的運動狀態(tài). . ) 0( t) (2nn相差相差 為整數為整數 質點運動狀態(tài)質點運動狀態(tài)全同全同. .（周期性）周期性）20( ( 取取 或或 ) )tx圖圖AAxT2Tto)sin(tAv)cos(tAx 簡諧運動中，簡諧運動中， 和和 間不存在一一對應的關系間不存在一一對應的關系. .x vvvv物理學教程物理學教程（第二版）（第二版
7、）第五章第五章 機械振動機械振動5 5 1 1 簡諧運動簡諧運動 簡諧運動的振幅簡諧運動的振幅 周期周期 頻率和相位頻率和相位22020vxA00tanxv五五 常數常數 和和 的確定的確定A000vv xxt初始條件初始條件cos0Ax sin0Av 對給定振動系統(tǒng)，周期由系統(tǒng)本身性質決定，對給定振動系統(tǒng)，周期由系統(tǒng)本身性質決定，振幅和初相由初始條件決定振幅和初相由初始條件決定.)sin(tAv)cos(tAx物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）第五章第五章 機械振動機械振動5 5 1 1 簡諧運動簡諧運動 簡諧運動的振幅簡諧運動的振幅 周期周期 頻率和相位頻率和相位cos0A2 0si
8、n0Av2 0sin取取0, 0, 0vxt已知已知 求求討論討論xvo)2 cos(tAxAAxT2Tto物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）第五章第五章 機械振動機械振動5 5 1 1 簡諧運動簡諧運動 簡諧運動的振幅簡諧運動的振幅 周期周期 頻率和相位頻率和相位 例例1 1 如圖所示系統(tǒng)（細線如圖所示系統(tǒng)（細線的質量和伸長可忽略不計），的質量和伸長可忽略不計），細線靜止地處于鉛直位置，重細線靜止地處于鉛直位置，重物位于物位于O O 點時為平衡位置點時為平衡位置. . 若把重物從平衡位置若把重物從平衡位置O O 略略微移開后放手微移開后放手, , 重物就在平衡重物就在平衡位置附近往復的
9、運動這一振位置附近往復的運動這一振動系統(tǒng)叫做動系統(tǒng)叫做單擺單擺. . 求求單擺小角單擺小角度振動時的周期度振動時的周期lmoA5物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）第五章第五章 機械振動機械振動5 5 1 1 簡諧運動簡諧運動 簡諧運動的振幅簡諧運動的振幅 周期周期 頻率和相位頻率和相位lmoAmglmglMsin22ddtJmgl2mlJ lgt22dd222ddt)cos(mtlg2令令TFPglT2轉動轉動正向正向sin,5時時解解物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）第五章第五章 機械振動機械振動5 5 1 1 簡諧運動簡諧運動 簡諧運動的振幅簡諧運動的振幅 周期周期 頻率和相位
10、頻率和相位 角簡諧振子角簡諧振子0mm固定點固定點懸絲懸絲參考線參考線 如圖所示，懸絲的下如圖所示，懸絲的下端掛質量分布均勻的圓盤端掛質量分布均勻的圓盤, , 圓盤從靜止位置（圓盤從靜止位置（ 處）處）轉一個小角度位移轉一個小角度位移 , ,然然后釋放它，圓盤將在懸絲后釋放它，圓盤將在懸絲的恢復力矩下繞參考位置的恢復力矩下繞參考位置往復運動往復運動. . 這一裝置稱為這一裝置稱為角簡諧振子角簡諧振子. .0m（ 為扭轉系數）為扭轉系數）懸絲的恢復力矩懸絲的恢復力矩MJT2 角簡諧振子周期角簡諧振子周期（ J 為為角簡諧振角簡諧振子轉動慣量子轉動慣量）物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）第五
11、章第五章 機械振動機械振動5 5 1 1 簡諧運動簡諧運動 簡諧運動的振幅簡諧運動的振幅 周期周期 頻率和相位頻率和相位懸絲懸絲懸絲懸絲 例例2 2 圖中左邊是一根細棒，長度圖中左邊是一根細棒，長度 為為 , ,質質量量 為為 ，一條長金屬絲懸在其中點，它的角簡，一條長金屬絲懸在其中點，它的角簡諧運動的周期測出為諧運動的周期測出為 . . 有一個無規(guī)則形狀的物有一個無規(guī)則形狀的物體體 ，也懸掛在同樣的一條金屬絲上，測得其角簡諧，也懸掛在同樣的一條金屬絲上，測得其角簡諧運動的周期為運動的周期為 ，試問試問: :此無規(guī)則物體的轉動慣此無規(guī)則物體的轉動慣量是多少？量是多少？cm4 .12mL35g1
12、.53s2.76s4棒棒242mkg1073. 1 121mLJ棒解解JT2因為因為）（棒無規(guī)棒無規(guī)22TTJJ24mkg1012.6 所以所以L物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）第五章第五章 機械振動機械振動5 5 1 1 簡諧運動簡諧運動 簡諧運動的振幅簡諧運動的振幅 周期周期 頻率和相位頻率和相位 簡諧運動的判斷（滿足其中一條即可）簡諧運動的判斷（滿足其中一條即可）xtx222dd2 2）簡諧運動的動力學描述簡諧運動的動力學描述kxF1 1）物體受線性回復力作用物體受線性回復力作用 平衡位置平衡位置0 xmk彈簧振子彈簧振子lg單擺單擺（由振動系統(tǒng)本身性質決定）（由振動系統(tǒng)本身性質
13、決定）xa2 簡諧運動的特征簡諧運動的特征)sin(tAv)cos(tAx3 3）簡諧運動的運動學描述簡諧運動的運動學描述（在無外驅動力的情況下）（在無外驅動力的情況下）物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）第五章第五章 機械振動機械振動5 5 1 1 簡諧運動簡諧運動 簡諧運動的振幅簡諧運動的振幅 周期周期 頻率和相位頻率和相位mMh例例 已知：已知：hkMm,1）求證為諧振動求證為諧振動2）求系統(tǒng)的振動周期及振幅求系統(tǒng)的振動周期及振幅1）證明：證明：平衡位置平衡位置為回復力為回復力 的位置的位置0fo掛空盤時掛空盤時 ,平衡位置為平衡位置為 點點 o1klmg M 粘上后，平衡位置為粘上
14、后，平衡位置為 點點 o彈簧末端無物體時，平衡位置為彈簧末端無物體時，平衡位置為 O 點點 o1lM oo1l o2lm2)(klgmM物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）第五章第五章 機械振動機械振動5 5 1 1 簡諧運動簡諧運動 簡諧運動的振幅簡諧運動的振幅 周期周期 頻率和相位頻率和相位當（當（Mm）相對于平衡位置相對于平衡位置 位移為位移為 x 時時 o)()(2lxkgmMFM oo1l o2lmM oo1l o2lmxx1klmg 2)(klgmMkx所以是諧振動所以是諧振動物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）第五章第五章 機械振動機械振動5 5 1 1 簡諧運動簡諧運動 簡諧運動的振幅簡諧運動的振幅 周期周期 頻率和相位頻率和相位2）mMkkmMT22kmT2022020vxAkMgllx)(120M oo1l o2lmmMh oo1lx1klmg 2)(klgmM物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）第五章第五章 機械振動機械振動5 5 1 1 簡諧運動簡諧運動 簡諧運動的振幅簡諧運動的振幅 周期周期 頻率和相位頻率和相位2）M oo1l o2lmmMh oo1lx1klmg 2)(klgmM22020vxAkMgllx)(1202ghv 0)(vMvmM ghmMM20v22020vxAgmMkhkMg)(21
簡諧運動物理教學課件PPT
