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高中物理机械振动课件

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课件[新版本]《机械振动》ppt.教学课件

课件[新版本]《机械振动》ppt.教学课件

六、教学流程
θ
4、单摆的回复力和图像
①单摆简谐运动的动力学特征证明
问题：单摆的回复力由谁来提供？
F’
F
A
A’
O
G1
学生（思考片刻）回答：单摆的回复力由 绳的拉力和重力的合力来提供。
G2 G
G
【设计意图】 学生先根据自己理解进行猜测并回答问题，然
后教师引导学生进行受力分析，并配以动画演示，小组讨论， 找到回复力为重力沿速度方向的分力，F回 G1 mg sin ，同时也 为接下来的近似处理留下悬念。
六、教学流程
4、单摆的回复力和图像
【设计意图】 通过三
①单摆简谐运动的动力学特征证明 幅图片，让学生思想有一
个连续变化的过程，目的
在引导他们讨论，得出θ角
度越小，a、x、s越接近。
在θ很小的情况下，三者近
似相等，进而攻克回复力
大小与位移大小成正比的
证明难点。动画演示激发
学习兴趣，给学生创造轻
松的心理环境。
动的规律和特点，为本节课的学习 (2)安装：将打点计时器固定在光滑长木板的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车的后面，在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥．
hν：光电子的能量． ②特点：不同原子核的比结合能不同，原子核的比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定．
做好知识铺垫。 1．实验原理
(2)调制分类：调幅和调频． ·动画片“龟、兔赛跑”的片断
【设计意图】 引导学生根据装置
和物体的运动特点，小组讨论概括 单摆这一理想模型。
六、教学流程
3、思考：单摆的运动是一种什么形式的运动？是不是简 谐运动？如果是简谐运动如何来验证？
【设计意图】 通过教师提问，让学生结合所学知识进行判

高中物理人教版(2019)选择性必修第一册 第二章机械振动第1节简谐运动课件

高中物理人教版(2019)选择性必修第一册 第二章机械振动第1节简谐运动课件

从获得的弹簧振子的 x-t 图像（图 3）可以看出，小球位移与时间的关系似乎可以用正 弦函数来表示。是不是这样呢？还需要进行深入的研究。
图3 振动图像 如何确定弹簧振子中小球的位移与时间的关系是否遵从正弦函数的规律？
三、简谐运动
1.定义：如果物体的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图像(x－t图像) 是一条正弦曲线，这样的振动叫作简谐运动。 2.特点：①简谐运动是最基本、最简单的振动。 ②简谐运动的位移随时间按正弦规律变化，所以它不是匀变速运动，是变力作用下的变 加速运动。
谢谢！
1．简谐运动的位移 位移的表示方法：以平衡位置为坐标原点，以振动所在的直线为坐标轴，规定正方向， 则某时刻振子偏离平衡位置的位移可用该时刻振子所在位置的坐标来表示．
2．简谐运动的速度 (1)物理含义：速度是描述振子在平衡位置附近振动快慢的物理量．在所建立的坐标轴(也称 “一维坐标系”)上，速度的正负号表示振子运动方向与坐标轴的正方向相同或相反． (2)特点：如图所示为一简谐运动的模型，振子在O点速度最大，在A、B两点速度为零．
例 关于简谐运动，下列说法中正确的是（A ） A.弹簧振子的运动是简谐运动 B.简谐运动就是指弹簧振子的运动 C.简谐运动是匀变速运动 D.简谐运动是机械运动中最简单、最基本的一种
例 ［多选］下图表示一简谐运动的图像，下列说法正确的是（BC ） A. t1时刻振子正通过平衡位置向x轴正方向运动 B. t2时刻振子位于负最大位移处 C. t3时刻振子速度最大，加速度为零 D.该图像是从平衡位置开始计时画出的
机械振动
1.定义：物体(或物体的一部分)总是在某一位置附近的往复运动，叫机械振动， 简称振动。 2.特征： 第一，有一个“中心位置”，即平衡位置，也是振动物体静止时的位置； 第二，运动具有往复性。

第十二章第1讲机械振动-2025年高考物理一轮复习PPT课件

第十二章第1讲机械振动-2025年高考物理一轮复习PPT课件

高考一轮总复习•物理
2．图像 (1)从_平__衡__位__置__处开始计时，函数表达式为 x＝Asin ωt，图像如图甲所示． (2)从_最__大__位__移__处开始计时，函数表达式为 x＝Acos ωt，图像如图乙所示．
第10页
高考一轮总复习•物理
四、受迫振动和共振
固有频率 固有频率
最大
第11页
动条件
(2)无摩擦等阻力． (3)在弹簧弹性限度内
(1)摆线为不可伸缩的轻细 线． (2)无空气等阻力． (3)最大偏角小于 5°
高考一轮总复习•物理
第8页
模型 回复力 平衡位置 周期
能量转化
弹簧振子 弹簧的___弹__力____提供
弹簧处于___原__长____处 与振幅无关
弹性势能与动能的相互 转化，机械能守恒
答案
高考一轮总复习•物理
第25页
解析：由题分析可得振子振动图像的一种可能情况如图所示，振子在 t＝0 时位于最大位 移处，速度为零，t＝10 s 时，振子在平衡位置，速度最大，故 A 错误；在 t＝4 s 时，振子位 于最大位移处，加速度最大，t＝14 s 时，振子处于平衡位置处，此时振子的加速度为零，故 B 错误；在 t＝6 s 和 t＝14 s 时，振子均处于平衡位置，此时动能最大，势能最小，故 C 正确； 由振子的振动周期 T＝2π mk 可知，振动周期与振子的振幅无关，故只改变振子的振幅，振 子的周期不变，只增加振子质量，振子的周期增大，故 D 正确．
12A＝Asin φa， 23A＝Asin φb，解得 φa＝－π6或 φa＝－56π(由题图中运动方向舍去)，φb＝π3或 φb ＝23π，当第二次经过 B 点时 φb＝23π，则23π－2π－π6T＝t，解得 T＝152t，此时位移关系为 23A ＋12A＝L，解得 A＝ 32＋L 1，C 正确，D 错误．故选 BC．

高中物理机械振动机械波知识点总结课件新人教版选修

高中物理机械振动机械波知识点总结课件新人教版选修

物理实验中的机械振动与波
实验中的振动与波
在物理实验中，我们可以设计和进行各种与机械振动和波相关的实验，如单摆实 验、共振实验、干涉和衍射实验等。这些实验可以帮助我们深入理解机械振动和 波的原理。
实验中的注意事项
在进行与机械振动和波相关的实验时，需要注意安全问题，如避免共振引起的破 坏力、防止声波对耳膜的损伤等。
科技应用中的机械振动与波
科技应用中的振动与波
在科技领域，机械振动和波的应用非 常广泛，如地震勘测、无损检测、医 疗成像等。这些应用都基于对机械振 动和波的深入理解和掌握。
科技应用的发展前景
随着科技的不断发展，机械振动和波 的应用前景将更加广阔。例如，利用 振动和波进行物质分拣、环境监测等 领域的研究正在不断深入。
学习方法与技巧
强化基础知识的学习
注重实验与观察
机械振动与机械波的知识点比较抽象，需 要强化基础知识的学习，如振动与波的基 本概念、周期公式等。
实验是学习物理的重要手段，通过实验观 察机械振动与机械波的现象，有助于加深 对知识点的理解。
多做练习题
形成知识网络
练习是巩固知识的重要途径，通过多做练 习题可以加深对知识点的理解和掌握。
波动方程的建立
波动方程的推导
通过建立微分方程，描述波动过 程中各点的振动状态，从而得出
波动方程。
波动方程的形式
常见的波动方程形式有简谐振动方 程和一维波动方程等。
波动方程的求解
通过求解波动方程，可以得到波的 传播速度、波长等物理量。
振动方程的理解与应用
振动方程的意义
振动方程描述了单个质点在平衡位置附近的振动规律。
高中物理机械振动机械波知 识点总结课件新人教版选修
目录

新教材同步系列2024春高中物理第2章机械振动第5节受迫振动共振课件粤教版选择性必修第一册

新教材同步系列2024春高中物理第2章机械振动第5节受迫振动共振课件粤教版选择性必修第一册
近物体的固有频率时，振幅最大，即达到共振．根据T＝2π

知，

d摆长与b摆长相等，则驱动力的周期等于d摆的固有周期，发生共
振，所以d摆振幅最大，C、D错误．]
◆训练角度2 共振曲线
4．研究单摆受迫振动规律时得到如图所示的图像，则下列说法错
误的是(
)
A．其纵坐标为位移
√
B．其纵坐标为振幅
C．单摆的固有周期为2 s
弄清驱动力频率和固有频率，然后利用共振的条件进行求解．
[跟进训练]
◆训练角度1 共振的现象分析
3．如图所示，在一根张紧的水平绳上挂有5个单摆，其中b摆球质
量最大，其余4个摆球质量相等，摆长关系为Lc>Lb＝Ld>La>Le，现
将b摆垂直于纸面向里拉开一微小角度后释放，经过一段时间后，
其余各摆均振动起来并达到稳定，下列叙述正确的是(
(1)做阻尼振动的物体其振动频率不变．
( √ )
(2)阻尼振动振幅逐渐减小时，其频率也逐渐减小．
( × )
(3)驱动力的频率越大振动物体振幅越大．
( × )
(4)共振的条件是驱动力的频率等于物体的固有频率．
( √ )
2．(多选)某一单摆由于受阻力作用，从开始摆动到逐渐停止的过程
中(
)
A．振幅越来越小，周期也越来越小
2．对共振曲线的理解
(1)两坐标轴的意义．
纵轴：受迫振动的振幅，如图所示．
横轴：驱动力频率．
(2)f0的意义：表示固有频率．
(3)认识曲线形状：f＝f0时，共振；f＞f0或f＜f0时，振幅较小．f与f0
相差越大，振幅越小．
(4)结论：驱动力的频率f越接近振动系统的固有频率f0，受迫振动的

高中物理机械振动和机械波PPT课件

高中物理机械振动和机械波PPT课件
2
练习2：
有两个简谐运动：
x1

3a sin(4bt


4
)和x2

9a sin(8bt

)
2
它们的振幅之比是多少？它们的周期各是
多少 ？t =0时它们的相位差是多少？
五、简谐运动的几何描述—参考圆
匀速圆周运动在x轴上的投影为简谐运动。
五、简谐运动的几何描述—参考圆
用旋转矢量图画简谐运动的 x t 图
t 1 t 2 1 2
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。
反相：频率相同、相差为π 的两个振子 振动步调完全相反。
练习1：
下图是甲乙两弹簧振子的 x – t 图象，两
振动振幅之比为_2__∶___1，频率之比为_1_∶___1 ，
甲和乙的相差为_____ 。
实验器材
带有铁夹的铁架台、中心有小孔的金属小球，不易伸长的细线(约 1 米)、秒表、毫米刻度尺和游标卡尺．
实验步骤
(1)用细线和金属小一个球制作单摆。 (2)把单摆固定悬挂在铁架台上，让摆球自然下垂，在单摆平衡位 置处作上标记。 (3)用毫米刻度尺量出摆线长度 l′，用游标卡尺测出摆球的直径， 即得出金属小球半径 r，计算出摆长 l＝l′＋r. (4)把单摆从平衡位置处拉开一个很小的角度(不超过 5°)，然后放 开金属小球，让金属小球摆动，待摆动平稳后测出单摆完成 30～ 50 次全振动所用的时间 t，计算出金属小球完成一次全振动所用时 间，这个时间就是单摆的振动周期，即 T＝Nt (N 为全振动的次数).
解析 作一条过原点的与 AB 线平行的直线，所作的直线就是准确测
量摆长时所对应的图线．过横轴上某一点作一条平行纵轴的直线，则 和两条图线的交点不同，与准确测量摆长时的图线的交点对应的摆长

2024-2025学年高二物理选择性必修第一册(粤教版)教学课件第二章机械振动2.5受迫振动共振

2024-2025学年高二物理选择性必修第一册(粤教版)教学课件第二章机械振动2.5受迫振动共振

动，其振动频率称为固有频率。
高中物理 选择性必修第一册
第二章 机械振动
一、受迫振动的频率
1.阻尼振动
（1）定义：振幅随时间逐渐减小的振动称为阻尼振动。
（2）阻尼振动的图像：
（3）阻尼振动的能量：振动系统能量衰减。
高中物理 选择性必修第一册
第二章 机械振动
例.(多选)下列说法中错误的是( BC )
等于钢丝的固有频率，即60 Hz，所以发动机的转速：n=f=60 r/s=3 600 r/min，故B正确。
高中物理 选择性必修第一册
第二章 机械振动
谢谢！
B
A.三个摆振动的振幅大小相等
B.三个摆的振幅大小不同，B摆的振幅最大
C.B摆的振动周期最大，D摆的振动周期最小
D.D摆的振动周期最大，C摆的振动周期最小
）
高中物理 选择性必修第一册
第二章 机械振动
2. 一个单摆在地面上做受迫振动，其共振曲线
【解析】
（振幅A与驱动力频率f的关系）如图所示，则
为0.5 Hz时振幅最大，即达到了共振，
桥梁突然断裂，造成226名官兵和行人丧生．你知道这是什么原
因造成的吗？
提示：是共振造成的．因为大队士兵迈步的频率正好与大桥的固有频率一致，使桥体的振动加
强，当它的振幅达到甚至超过桥梁的形变能力时，桥就断了．要便步过桥．
高中物理 选择性必修第一册
第二章 机械振动
例 如图所示是一个单摆的共振曲线．
(1)若单摆所处环境的重力加速度g＝9.8 m/s2，试求此摆的摆长；
A．阻尼振动的振幅不断减小
B．物体做阻尼振动时，随着振幅的减小，频率也不断减小
C．阻尼振动的振幅逐渐减小，所以周期也逐渐减小

人教版高中物理竞赛课件 第4章 机械振动 (共133张PPT)

人教版高中物理竞赛课件 第4章 机械振动 (共133张PPT)


t0
初始时刻 作圆周运动的质点的 径矢与 轴的夹角 就是振动的初相。

x
O
x
x
26
简谐振动的速度
☆ 5
叫做振动的角频率 ， 或 T 都表示简谐运动的周期性。
在 A 和 已知的条件下， 决定于质点在时刻 t 0 时的位置。
x A cos(t )
一个简谐运动的物理特征在于其振幅和周期。 对于一个振幅和周期已定的简谐运动， 用数学公式表示时，由于选作原点的时刻不同， 值就不同。Leabharlann x ☆
16
A
O

x
17
A
O

x
18

A
x
O
19

A
O
x
20

A
O
x
21
O

A
x
22
O
x
A

23
O
A
x

24
以圆心 O 为原点，设质点的径矢经过与 x 轴夹角为
的位置时开始计时，
则在任意时刻 t ，
此径矢与 x 轴的夹角为
t
t A
O

t0
也就是全部掌握该简谐运动的特征了。
因此，这三个量叫做描述简谐振动的特征量。
7
三 简谐振动的速度和加速度 任意时刻质点的速度
x A cos(t )
dx v A sin( t ) A cos( t ) dt 2
任意时刻质点的加速度 dv d 2 x a 2 2 A cos(t ) 2 A cos(t ) dt dt

高中物理人教版(2019)选择性必修第一册 第二章机械振动第2节简谐运动的描述课件

高中物理人教版(2019)选择性必修第一册 第二章机械振动第2节简谐运动的描述课件

w 2 2f
T
例.(多选)如图，弹簧振子在BC间做简谐运动，O为平衡位置，B、C间距离是10 cm，B→C运动 时间是1 s，则C(D )
A．振动周期是1 s，振幅是10 cm B．从B→O→C振子做了一次全振动 C．经过两次全振动，通过的路程是40 cm D．从B开始运动经过3 s，振子通过的路程是30 cm
例：如图，弹簧振子的平衡位置为O 点，在B、C两点之间做简 谐运动。B、C 相距20 cm。小球经过B 点时开始计时，经过 0.5 s 首次到达C 点。 （1）画出小球在第一个周期内的x-t 图像。 （2）求5 s 内小球通过的路程及5 s 末小球的位移。 分析：根据简谐运动的位移与时间的函数关系，可以画出简谐运动的 x-t 图像。要得到简谐运动 的位移与时间的函数关系，就需要首先确定计时的起点，进而确定初相位。根据振幅、周期及初相 位写出位移与时间的函数关系，画出图像。 我们也可以采用描点法来画出位移－时间图像。根据题意，可以确定计时起点的位移、通过平衡位 置及最大位移处的时刻，在x-t 图上描出这些特殊坐标点，根据正弦图像规律画出图像。 根据简谐运动的周期性，在一个周期内，小球的位移为0，通过的路程为振幅的4 倍。据此，可以 求出5 s 内小球通过的路程及5 s 末小球的位移。
A.3 s，6 cm
B.4 s，6 cm
C.4 s，9 cm
D.2 s，8 cm
解析：以相同的速度依次通过M、N两点画出示意图如图所示，质
点由M到O和由O到N运动时间相同，均为0.5 s，质点由N到最大
位置和由最大位置到N运动时间相同，均为0.5 s，可见周期为4 s，
振幅为路程的一半，即A=6 cm，故B正确。
一、振幅
用M点 和M ′点 表 示 水 平 弹 簧 振子在平衡位置O点右端及左 端最远位置。
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总结：
物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总是指向 平衡位置的回复力作用下的振动，叫做简谐运动
简谐运动的特点：
1、简谐运动是一种理想化的运 动，振动过程中无阻力，所 以振动系统机械能守恒。
2、简谐运动是一种非匀变速运 动。
3、最常见的两种简谐运动：弹 簧振子、单摆
简谐运动举例：
SUCCESS
平衡位置起向正方向运动,经2.5 s质点的位移和路程分别是
()
D
A.4 cm､24 cm
B.-4 cm､100 cm
C.0､100
解析 : f
cm1
得T

1
D.4 cm､100
0.4 s, t
cm
2.5
s

6
1
T.
T
f
4
每个周期质点通过的路程为4 4 cm 16 cm,
故质点的总路程S 6 1 16 cm 100 cm, 4
一 简谐运动
棠湖中学： 杨世洲
还有如：
钟摆的摆动， 水上浮标的浮动， 担物行走时扁担的颤动， 在微风中树梢的摇摆， 振动的音叉、锣、鼓、琴弦…… 都是机械振动。
一、机械振动
定义：物体（或物体的一部分）在平衡位置附 近所做的往复运动，叫做机械振动，通常简称 为振动。
特点：运动具有重复性
特别提醒： 振动的轨迹可以是直线也可以是曲线
THANK YOU
2019/7/8
三、描述简谐运动的物理量
1、振幅A 是标量 （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
振幅的两倍（2A）表示振动物体运动范围
l0 k
m
x
A
o
A
简谐运动OA = -AO
2、周期和频率 —描述振动快慢的物理量 周期T：振子完成一次全振动所需要的时间 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
（1）振子的周期和频率
T＝1.0s f＝1 Hz
（2）振子在5s末的位移的大小 10cm
（3）振子5s内通过的路程 200cm
注意： 任意1T内通过的路程一定是4A
1/2T内通过的路程一定是2A
1/4T内通过的路程不一定是A
课6:一堂个质练点做习简谐运动,振幅是4 cm ,频率为2.5 Hz,该质点从
课堂练习 4、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？
T1:T2=1:1 A1:A2=1:2
课堂练习
5、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20cm，某时刻振子处
于B点，经过0.5s，振子首次到达C点，求：
课堂练习
质点振动周期共存在两种可能性,如图乙所示,可以看出 O→M→A历时0.18 秒.，根据对称性可得到周期 T1=4×0.18 s=0.72 s
2、受到的阻力足够小，如果只受到回复力 作用而阻力为零时，则物体做自由振动， 当然这是一种理想化模型。
特别提醒：
1、回复力F总是指向平衡位置，它的作用是使物 体能返回平衡位置。
2、回复力是以效果命名的力，它是振动物体在 振动方向上的合外力，即沿着振动方向指向平衡 位置的合力。
3、回复力不一定等于合外力.回复力可能是几个 力的合力，也可能是某一个力，还可能是某一个 力的分力。例如：以下物体所受回复力分别为：
注意：物体经过平衡位置时受力不一定平衡，即合力 不一定为零。
振子以O点为中心在水平杆方向做往复 运动。振子由A点开始运动，经过O点运动到-A点， 由-A 点再经过O 点回到A 点，且OA 等于-OA, 此后振子不停地重复这种往复运动。以上装置称 为弹簧振子。小球称为振子。
产生条件：
1、受到回复力作用：每当物体离开平衡位 置后就受到一个指向平衡位置的力；
向右 减小 向左 减小 向左
向左 增大 向右 增大 向左
向左 减小 向右 减小 向右
向右 增大
向左 增大 向右
大小
增大
减小
增大
减小动能大小增大源自减小增大减小
势能大小
减小
增大
减小
增大
弹簧振子的能量由劲度系数与振幅决定，劲度系数越大， 振幅越大，振动的能量越大。
物体在做简谐运动时的Ek-t和Ep-t及E-t图象
A C O DB
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？
弹簧振子的周期公式
T 2 m
k
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
四、简谐运动各量的关系
变化过程
物理量
A
OO
-A -A O O
A
位移（X） 回复力（F） 加速度（a）
速度（V）
方向 大小 方向 大小 方向
二 简谐运动
思考：弹簧振子（理想模型）条件有：1、2、3、
弹簧振子的振动 x0 F 0
l0 k
A
m
x
o
A
受力特点： 回复力：
F kx
注：K为比例系数， 不一定为弹簧的劲度 系数。
加速度：
a F kx mm
回复力的大小与位移成正比，方向与位移方向 相反（即回复力始终指向平衡位置）
质点O时刻从平衡位置向正向位移运动,
经过 1 周期运动到正向最大位移处, 4
即位移x 4 cm,故D选项正确.
课堂练习
7:一质点在平衡位置O附近做简谐运动,从它经过平衡位置起 开始计时,经0.13 s质点第一次通过M点,再经0.1 s第二次通 过M点,则质点振动周期是多少?
质点的振动周期的可能值为0.72 s和0.24 s.
说法正确的有 （ ABC ）
A．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
课堂练习
3.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（ CD ）
A．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
机械能 E 0
势能 动能 t
课堂练习
1.做简谐运动的物体，当位移为负值时，以
下说法正确的是 （ B ）
A．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
课堂练习
2.关于弹簧振子做简谐运动时的能量，下列