1、物理新人教版选修-4系列课件第十一章机械振动11.1简谐运动教学目标教学目标 1知识与技能：知识与技能： （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 （4）通过观察演示实验及课件，总结概括出弹簧振子运动的特征，培养学生的观察、概括能力；通过相关物理量变化规律的学习，培养分析、推理能力. 2过程与方法：过程与方法： 渗透物理学方法的教育，运用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，抽象出物理模型弹簧振子，研究弹簧振子在理想条件下的振动。 探究式教学法 3情感态度与价值观：情感态度与价值观： 通过对简谐运动的分析，使学生知道各
2、物理量之间的普遍联系. 二教学重点二教学重点 难点难点 1重点：重点： （1）什么是简谐运动. （2）简谐运动过程中的位移、回复力、加速度和速度的变化规律. （3）简谐运动中回复力的特点. 2难点：难点： 物体做简谐运动过程中的位移、回复力、加速度、速度的变化规律. 三教具与多媒体：三教具与多媒体： 钢板尺、铁架台、单摆、竖直弹簧振子、皮筋球、气垫弹簧振子、微型气源这些运动的共同特点是什么？这些运动的共同特点是什么？秋千秋千弹簧振子弹簧振子摆钟摆钟一、机械振动一、机械振动 物体在物体在平衡位置平衡位置（中心位置）两侧（中心位置）两侧附近所做附近所做往复运动往复运动。通常简称为。通常简称为 振动
3、振动。平衡位置平衡位置振子原来静止时的位置振子原来静止时的位置（一般情况下指物体在没（一般情况下指物体在没有振动时所处的位置）有振动时所处的位置） 判断下列物体的运动是否是机械振动：判断下列物体的运动是否是机械振动：K1K2二、弹簧振子二、弹簧振子理想化模型理想化模型2 2、理性化模型、理性化模型：（1）不计阻力不计阻力（2）弹簧的质量与小球相比可以忽略。）弹簧的质量与小球相比可以忽略。1 1、概念：、概念： 小球和弹簧所组成的系统称作弹簧振子，小球和弹簧所组成的系统称作弹簧振子，有时也把这样的小球称做弹簧振子或简称有时也把这样的小球称做弹簧振子或简称振子。振子。三、弹簧振子的位移三、弹簧振子
4、的位移时间图象时间图象1 1、振子的位移、振子的位移x:x:都是都是相对于平衡位置相对于平衡位置的位移。的位移。三、弹簧振子的位移三、弹簧振子的位移时间图象时间图象1 1、频闪照片法、频闪照片法第一个第一个1/2周期：周期： 时间时间t(s)0t02t03t04t05t06t0位移位移x(m）-20.0 -17.8-10.10.110.317.720.0第二个第二个1/2周期：周期：时间时间t(s)6t07t08t09t010t011t012t0位移位移x(m)20.017.710.30.1-10.1-17.8-20.0横坐标：振动时间横坐标：振动时间t t纵坐标：振子相对于平衡位置的位移纵坐
5、标：振子相对于平衡位置的位移2 2、描图记录法、描图记录法三、弹簧振子的位移三、弹簧振子的位移时间图象时间图象体验：体验： 一同学匀速拉动一张白纸，另一同学匀速拉动一张白纸，另一同学沿与纸运动方向相垂直方向一同学沿与纸运动方向相垂直方向用笔往复画线段，观察得到的图象用笔往复画线段，观察得到的图象2 2、描图记录法、描图记录法二、弹簧振子的位移二、弹簧振子的位移时间图象时间图象 上图中画出的小球运动的上图中画出的小球运动的x xt t图象很像正图象很像正弦曲线，是不是这样呢？弦曲线，是不是这样呢？ 假定是正弦曲线，可用刻度尺测量它的振幅和周假定是正弦曲线，可用刻度尺测量它的振幅和周期，写出对应的
6、表达式，然后在曲线中选小球的若干期，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，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。条曲线是否真的是一条正弦曲线。 方法一方法一 验证法验证法: :方法二方法二 拟合法拟合法: : 在图中，测量小球在各个位置的横坐标和纵坐在图中，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
7、线，看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一看弹簧振子的位移时间的关系可以用什么函时间的关系可以用什么函数表示。数表示。简谐运动简谐运动是最简单、最基本的振动是最简单、最基本的振动。四、简谐运动及其图象四、简谐运动及其图象1 1、定义：如果质点的、定义：如果质点的位移与时间的关系位移与时间的关系遵从正弦函数的规律遵从正弦函数的规律，即它的振动图象，即它的振动图象（x xt t图象）是一条正弦曲线，这样的振图象）是一条正弦曲线，这样的振动叫做动叫做简谐运动简谐运动。 如：弹簧振子的运动。如：弹簧振子的运动。类似应用类似应用绘制地震曲线的装置绘制地震曲线的装置五、简谐运动
8、与匀速圆周运动的关系五、简谐运动与匀速圆周运动的关系小小 结结1 1、机械振动：物体在平衡位置（中心位置）、机械振动：物体在平衡位置（中心位置）两侧附近所做往复运动。通常简称为振动。两侧附近所做往复运动。通常简称为振动。 平衡位置：振子原来静止时的位置平衡位置：振子原来静止时的位置2 2、弹簧振子理性化模型：不计阻力、弹簧的、弹簧振子理性化模型：不计阻力、弹簧的质量与小球相比可以忽略。质量与小球相比可以忽略。3 3、简谐运动：质点的位移与时间的关系遵从、简谐运动：质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图象（正弦函数的规律，即它的振动图象（x xt t图图象）是一条正弦曲线象）是一
9、条正弦曲线 。t/sO3-3816x/m 1 1、质点离开平衡位置的最大位移？、质点离开平衡位置的最大位移？ 2 2、1s 1s末、末、4s4s末、末、10s10s末质点位置在哪里？末质点位置在哪里？3 3、1s 1s末、末、6s6s末质点朝末质点朝哪个方向运动？哪个方向运动？4 4、质点在、质点在6s6s末、末、14s14s末的位移是多少？末的位移是多少？5 5、质点在、质点在4s4s、16s16s内内通过的路程分别是多通过的路程分别是多少？少？课堂训练课堂训练1 1、某一弹簧振子的振动图象如图所示，则由、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（图象判断下列说法正确的是
10、（ ）A A、振子偏离平衡位置的最大距离为、振子偏离平衡位置的最大距离为10cm10cmB B、1s 1s到到2s2s的时间内振子向平衡位置运动的时间内振子向平衡位置运动C C、2s2s时和时和3s3s时振子的位移相等，运动方向也时振子的位移相等，运动方向也相同相同D D、振子在、振子在2s2s内完成一次往复性运动内完成一次往复性运动1050-5-10t/sx/cm1 2 3 4 5 6A B课堂训练课堂训练2 2、某弹簧振子的振动图象如图所示，根据图象判断。、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（下列说法正确的是（ ） A A、第、第1s 1s内振子相对于平衡位置的位
11、移与速度方向相反内振子相对于平衡位置的位移与速度方向相反 B B、第、第2s2s末振子相对于平衡位置的位移为末振子相对于平衡位置的位移为-20cm-20cm C C、第、第2s2s末和第末和第3s3s末振子相对于平衡位置的位移均相同，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但瞬时速度方向相反 D D、第、第1s 1s内和第内和第2s2s内振子相对于平衡位置的位移方向相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。同，瞬时速度方向相反。20-20t/sx/cm0 1 2 3 4 5 6 7D11.2简谐运动的描述教学目标教学目标 知识与能力知识与能力 1、知道振幅、周期和频率
12、的概念，知道全振动的含义。2、了解初相和相位差的概念，理解相位的物理意义。3、了解简谐运动位移方程中各量的物理意义，能依据振动方程描绘振动图象。 教学重点教学重点:简谐运动的振幅、周期和频率的概念；相位的物理意义。 教学难点教学难点: 1、振幅和位移的联系和区别、周期和频率的联系和区别； 2、对全振动概念的理解，对振动的快慢和振动物体运动的快慢的理解； 3、相位的物理意义。 弹弹簧簧振振子子的的再再研研究究弹簧振子的运动特点：弹簧振子的运动特点：1、围绕着、围绕着“一个中心一个中心”位置位置2、偏离、偏离“平衡位置平衡位置”有最大位移有最大位移3、在两点间、在两点间“往复往复”运动运动对称性对
13、称性弹弹簧簧振振子子的的再再研研究究2、偏离、偏离“平衡位置平衡位置”有最大位移有最大位移描述简谐运动的物理量描述简谐运动的物理量振幅振幅质点离开平衡位置的最大距离叫质点离开平衡位置的最大距离叫振幅振幅2m问题问题1、该弹簧振子的振幅多大、该弹簧振子的振幅多大问题问题2、该弹簧振子到达、该弹簧振子到达A点时候点时候离离O点的距离点的距离弹弹簧簧振振子子的的再再研研究究描述简谐运动的物理量描述简谐运动的物理量3、在两点间、在两点间“往复往复”运动运动周期（频率）周期（频率）振子进行一次完整的振动（振子进行一次完整的振动（全振动全振动）所）所经历的时间经历的时间问题问题1、ODBDO是一个周期吗？
14、是一个周期吗？问题问题2、若从振子经过、若从振子经过C向右起，经过怎样向右起，经过怎样的运动才叫完成一次全振动？的运动才叫完成一次全振动？周期的可能影响因素弹弹簧簧振振子子的的再再研研究究周期的可能影响因素弹弹簧簧振振子子的的再再研研究究如何测时间？如何测时间？在什么位置测时间？在什么位置测时间？结论：结论：周期大小与周期大小与振幅无关！振幅无关！振动的周期就是指振动物体（振动的周期就是指振动物体（ ）A A 从任一位置出发又回到这个位置所用的时间从任一位置出发又回到这个位置所用的时间B B 从一个最大偏移位置运动到另一个最大偏移从一个最大偏移位置运动到另一个最大偏移位置所用的时间位置所用的时
15、间C C 从某一位置出发又以同一运动方向回到这个从某一位置出发又以同一运动方向回到这个位置所用的时间位置所用的时间D D 经历了两个振幅的时间经历了两个振幅的时间E E 经历了四个振幅的时间经历了四个振幅的时间描述简谐运动的物理量描述简谐运动的物理量相位相位位置位置简谐运动的表达式)sin(tAx振幅振幅圆频率圆频率初相位初相位相位相位T2简谐运动的表达式)2sin(tTAx振幅振幅周期周期初相位初相位相位相位说一说的单位应该是什么？相位t时它们的相位差是多少它们的频率各是多少？它们的振幅之比是多少和有两个简谐运动：0),28sin(9)44sin(321ttaxtaxA、B之间的相位差是 （
16、 ） AB图示为某简谐运动的位移时间图象。根据图象写出该简谐运动的位移随时间变化的关系式11.3简谐运动的回复力和能量教学目标教学目标 一、知识目标一、知识目标 1.知道振幅越大，振动的能量(总机械能)越大；2.对单摆，应能根据机械能守恒定律进行定量计算；3.对水平的弹簧振子，应能定量地说明弹性势能与动能的转化；4.知道简谐运动的回复力特点及回复力的来源。5.知道在什么情况下可以把实际发生的振动看作简谐运动。 二、能力目标二、能力目标 1.分析单摆和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。2.通过阻尼振动的实例分析，提高处理实际问题的能力。 三、德育目标三、德育目标 1
17、.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。 2.振动有多种不同类型说明各种运动形式都是普遍性下的特殊性的具体体现。 【教学重点教学重点】 1.对简谐运动中能量转化和守恒的具体分析。 2.什么是阻尼振动。 【教学难点教学难点】 关于简谐运动中能量的转化。 一、简谐运动的回复力一、简谐运动的回复力1. 1.定义定义: :2.2.特点特点: : 按力的按力的作用效果作用效果命名，命名，方向方向始终指向平衡位置始终指向平衡位置 使振子回到平衡位置的力使振子回到平衡位置的力3 3、回复力来源：、回复力来源：振动方向上的合外力振动方向上的合外力 如果质点所受的如果质
18、点所受的回复力与回复力与它偏离平衡位置的它偏离平衡位置的位移大小成正比位移大小成正比，并且始终指向平衡位置（即，并且始终指向平衡位置（即与位移与位移方向相反方向相反）, ,质点的运动就是简谐运动。质点的运动就是简谐运动。4.4.简谐运动的动力学特点简谐运动的动力学特点 F F回回=kxkxmkxa5.5.简谐运动的运动学特点简谐运动的运动学特点6、 简谐运动中的各个物理量变化规律简谐运动中的各个物理量变化规律OA AAO O OB B x v F、a动能动能势能势能总机总机械能械能向左向左减小减小向右增大向右增大向右向右减小减小动能增大动能增大势能减小势能减小B向右向右增大增大向右减小向右减小
19、向左向左增大增大动能减小动能减小势能增大势能增大不变不变向左最大向左最大向右最大向右最大 0 0向右最大向右最大 0 0向右最大向右最大向左最大向左最大动能最大动能最大势能为势能为0 0动能为动能为0 0势能最大势能最大动能为动能为0 0势能最大势能最大O OB BA AF FF F（1 1）当物体从）当物体从最大位移处向平衡位置最大位移处向平衡位置运运动时，由于动时，由于v v与与a a的方向一致的方向一致，物体做，物体做加速度越来越小的加速运动加速度越来越小的加速运动。（2 2）当物体从）当物体从平衡位置向最大位移平衡位置向最大位移处运处运动时，由于动时，由于v v与与a a的方向相反的方
20、向相反，物体做，物体做加速度越来越大的减速运动加速度越来越大的减速运动。简谐运动的加速度大小和方向都随时简谐运动的加速度大小和方向都随时间做周期性的变化，所以间做周期性的变化，所以 简谐运动是变加速运动简谐运动是变加速运动二二. .简谐运动的能量简谐运动的能量 简谐运动的能量与振幅有关，简谐运动的能量与振幅有关，振幅越大，振动的能量越大振幅越大，振动的能量越大 简谐运动中动能和势能在发简谐运动中动能和势能在发生相互转化，但机械能的总量生相互转化，但机械能的总量保持不变，即保持不变，即机械能守恒机械能守恒。判断物体是否做简谐运动的方法：判断物体是否做简谐运动的方法：（1 1）根据物体的振动图像去
21、判断）根据物体的振动图像去判断（2 2）根据回复力的规律）根据回复力的规律F=-kxF=-kx去判断去判断思考题：思考题： 竖直方向振动的弹簧振子所做的竖直方向振动的弹簧振子所做的振动是简谐运动吗？振动是简谐运动吗？证明证明: :竖直悬挂的弹簧振子做简谐运动竖直悬挂的弹簧振子做简谐运动证明步骤：证明步骤：1 1、找平衡位置、找平衡位置2 2、找回复力、找回复力 3 3、找、找F=kxF=kx4 4、找方向关系、找方向关系证明:平衡状态平衡状态时有时有: : mg=-kxmg=-kx0 0当当向下拉动向下拉动x x长度时弹簧所受的长度时弹簧所受的合外力为合外力为F=-k(x+xF=-k(x+x0
22、 0)+mg)+mg =-kx =-kx-kx-kx0 0+mg+mg =-kx =-kx( (符合简谐运动的公式符合简谐运动的公式) )练习练习1: 1:做简谐运动的物体，当位移为负做简谐运动的物体，当位移为负值时，以下说法正确的是值时，以下说法正确的是 （ ）A A速度一定为正值，加速度一定为正值速度一定为正值，加速度一定为正值B B速度不一定为正值，但加速度一定为正值速度不一定为正值，但加速度一定为正值C C速度一定为负值，加速度一定为正值速度一定为负值，加速度一定为正值D D速度不一定为负值，加速度一定为负值速度不一定为负值，加速度一定为负值B B2 2、在简谐运动中，振子每次经过同一
23、位、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置时，下列各组中描述振动的物理量总是相同的是是相同的是 （ ） A A速度、加速度、动能速度、加速度、动能B B加速度、回复力和位移加速度、回复力和位移C C加速度、动能和位移加速度、动能和位移D D位移、动能、回复力位移、动能、回复力BCDBCD3 3、当一弹簧振子在竖直方向上做简谐运、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（动时，下列说法正确的（ ） A A振子在振动过程中，速度相同时，振子在振动过程中，速度相同时，弹簧的长度一定相等弹簧的长度一定相等B B振子从最低点向平衡位置运动过程振子从最低点向平衡位
24、置运动过程中，弹簧弹力始终做负功中，弹簧弹力始终做负功C C振子在振动过程中的回复力由弹簧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的弹力和振子的重力的合力提供D D振子在振动过程中，系统的机械能振子在振动过程中，系统的机械能一定守恒一定守恒CDCD4 4、关于弹簧振子做简谐运动时的能、关于弹簧振子做简谐运动时的能量，下列说法正确的有量，下列说法正确的有 （ ）A A等于在平衡位置时振子的动能等于在平衡位置时振子的动能 B B等于在最大位移时弹簧的弹性势能等于在最大位移时弹簧的弹性势能 C C等于任意时刻振子动能与弹簧弹性等于任意时刻振子动能与弹簧弹性势能之和势能之和 D D位
25、移越大振动能量也越大位移越大振动能量也越大 ABCABC5 5如图是质点做简谐振动的图像，由此可知（如图是质点做简谐振动的图像，由此可知（ ）A At=0t=0时，质点的位移、速度均为零时，质点的位移、速度均为零B Bt=1st=1s时，质点的位移为正向最大，速度为零，加速度时，质点的位移为正向最大，速度为零，加速度为负向最大为负向最大C Ct=2st=2s时，质点的位移为零，速度为负向最大值，加速时，质点的位移为零，速度为负向最大值，加速度为零度为零D D质点的振幅为质点的振幅为5cm5cm，周期为，周期为2s2sBC1. 1.弹簧振子作简谐运动时，以下说法正确的是：弹簧振子作简谐运动时，以
26、下说法正确的是： A A振子通过平衡位置时，回复力一定为零振子通过平衡位置时，回复力一定为零B B振子做减速运动，加速度却在增大振子做减速运动，加速度却在增大C C振子向平衡位置运动时，加速度方向与速度方向相反振子向平衡位置运动时，加速度方向与速度方向相反D D振子远离平衡位置运动时，加速度方向与速度方向相反振子远离平衡位置运动时，加速度方向与速度方向相反3.3.一个弹簧振子在光滑的水平面上做简谐运动一个弹簧振子在光滑的水平面上做简谐运动, ,其中有两个时刻其中有两个时刻弹簧振子的弹力大小相等弹簧振子的弹力大小相等, ,但方向相反但方向相反, ,则这两个时刻振子的则这两个时刻振子的 A A速度
27、一定大小相等速度一定大小相等, ,方向相反方向相反B B加速度一定大小相等加速度一定大小相等, ,方向相反方向相反C C位移一定大小相等位移一定大小相等, ,但方向不一定相反但方向不一定相反D D以上三项都不一定大小相等方向相反以上三项都不一定大小相等方向相反 2.2.如图所示，是一弹簧振子，设向右方向为正，如图所示，是一弹簧振子，设向右方向为正，OO为平衡位置，为平衡位置，则：则： A AAOAO位移为负值，速度为正值位移为负值，速度为正值B BOBOB时，位移为正值，加速度为负值时，位移为正值，加速度为负值C CBOBO时，位移为负值，速度为负值时，位移为负值，速度为负值D DOAOA时，
28、位移为负值，加速度为正值时，位移为负值，加速度为正值 ABOABDABDB11.4单摆教学目标教学目标 知识与能力知识与能力 1、理解单摆振动的特点及它做简谐运动的条件； 2、掌握单摆振动的周期公式。 3、观察演示实验，概括出周期的影响因素，培养学生由实验现象得出物理结论的能力。 4、在做演示实验之前，可先提出疑问，引起学生对实验的兴趣，让学生先猜想实验结果，由教师实验验证，使学生能更好的有目的去观察实验。 重点：重点：掌握好单摆的周期公式及其成立条件 难点：难点：单摆回复力的分析 简谐运动的特征运动学特征 : x=Asin（t+） 复习旧知动力学特征: F回=-k x 单摆概念 如果悬挂小球
29、的细线的质量与如果悬挂小球的细线的质量与小球的质量相比可以忽略；球的直小球的质量相比可以忽略；球的直径与径与细线细线长度相比也可以忽略，这长度相比也可以忽略，这样的装置就叫做样的装置就叫做单摆单摆。 理想化模型理想化模型分析单摆的受力摆球在最低点受力分析Fn=F-mg=lvm2 GFv当小球静止时，有当小球静止时，有mg=F ，此位置叫，此位置叫平衡位置平衡位置l演示：单摆的运动过程分析单摆的受力摆球在最高点受力分析GFG2G1按重力的作用效果分解Gv=0lG2=FG1 = mgsin最最高高点点使绳拉紧使小球回到平衡位置分析单摆的受力摆球在一般位置受力分析GFG1G2沿绳方向 F-G2=lv
30、m2沿圆弧切线方向G1 =F回=G1= mgsin lv0正是这个力提供了使摆球振动的回复力正是这个力提供了使摆球振动的回复力 mgsin简谐运动的动力学特征: F回=-k x roXY在在角小角度的条件下：角小角度的条件下：B(x,y)ArysinroXYB(x,y)ArAB弦长圆心角变小几何关系：单摆做简谐运动吗？ 在摆角很小的时lXOP 在偏角很小的情况下，单摆做简谐运动。在偏角很小的情况下，单摆做简谐运动。r弦长sinxlmgmgFsin回F回方向位移x方向指向平衡位置指向平衡位置O由平衡位置指向由平衡位置指向Plx 实验演示单摆做简谐运动的振动图像tx实验结果：按正弦规律变化的曲线
31、探究单摆做简谐运动周期探究过程探究过程：定性实验、控制变量法实验（一）：探究单摆周期T与摆球质量m的关系 实验（二）：探究单摆周期T与振幅的关系 单摆的等时性实验（三）：探究单摆周期T与摆长l的关系结论：A、无关B、有关结论：A、无关B、有关结论：B、有关A、无关对比猜想对比猜想:单摆周期T可能与什么因素有关呢?探究单摆做简谐运动周期探究过程：理论定量推导kmmT2简谐运动周期公式对于单摆：k=mg/l ，m为摆球的质量glmT2单摆的周期公式：对于弹簧振子：k为弹簧的劲度系数，m为小球的质量单摆周期公式 荷兰的物理学家、天文学家、数学家惠更斯，研究单摆的现象，发现： 单摆的振动周期跟摆长的平
32、方根成正比，跟重力加速度的平方根成反比。glT2 16291695 1、计时器 1656年惠更斯首先将摆引入时钟成为摆钟。glT2单摆周期公式的应用例题1 周期为2s的单摆叫做秒摆，秒摆的摆长是多少？224Tgl小结:在近似计算时，g20.993mglT2解：根据单摆的周期公式： 可得，2、测重力加速度单摆周期公式的应用glT2224Tlg例题2 用摆长为24.8cm的单摆测定某地的重力加速度，测得完成 120次全振动所用时间为120s，求该地重力加速度。解：此单摆的周期：glT2）（2222279. 91248. 014. 344smTlg由单摆周期公式：ssT1120120重力加速度的影响
33、因数1、跟纬度有关 2、跟高度有关 g赤g极地h越高，g越小板书一、单摆1、组成 摆线：m线m球 摆球：dl2、回复力：由重力沿圆弧切线方向的分力提供3、在偏角很小的情况下单摆做简谐运动 位移-时间图象：按正弦规律变化二、单摆的周期1、公式： 其中l为摆长，g为重力加速度2、应用： 计时器 测重力加速度xlmgF回glT211.5外力作用下的振动教学目标教学目标 知识与能力知识与能力 1.知道什么是受迫振动，知道受迫振动的频率等于驱动力的频率。 2.知道什么是共振以及发生共振的条件。 3.知道共振的应用和防止的实例。 重点：重点： 1.什么是受迫振动. 2.什么是共振及产生共振的条件 难点：难
34、点： 1.物体发生共振决定于驱动力的频率与物体固有频率的关系，与驱动力大小无关. 2.当f驱固时，物体做受迫振动的振幅最大。怎样才能使受阻力的振动的物体的怎样才能使受阻力的振动的物体的振幅不变，而一直振动下去呢？振幅不变，而一直振动下去呢？ 在实际振动中，为了不因阻尼的存在而使振在实际振动中，为了不因阻尼的存在而使振动停止，我们通常给系统动停止，我们通常给系统加一个周期性的外力加一个周期性的外力，来，来补偿系统的能量损失，使系统持续的振动下去。补偿系统的能量损失，使系统持续的振动下去。这种周期性的外力叫这种周期性的外力叫驱动力驱动力物体在外界驱动力作用下的振动叫物体在外界驱动力作用下的振动叫受
35、迫振动受迫振动实验表明：实验表明： 物体在外力驱动下振动时，振动稳定后的频率等于外力驱动的频率，跟物体的跟物体的固有频率固有频率没有关系没有关系。共振共振振动演示振动演示:6 :6个摆球个摆球实验表明：实验表明： 受迫振动的频率与物体的固有频率无关，但受迫振动的频率与物体的固有频率无关，但是如果驱动力的频率接近或等于物体的固有是如果驱动力的频率接近或等于物体的固有频率时，振动物体的振幅将达到最大频率时，振动物体的振幅将达到最大. .因此：受迫振动的振幅A与驱动力的f振动物体的固有频率之间的关系有关，它们之间的这种关系可用图象来表示：这个图象叫共振曲线共振曲线（如右图）.有共振曲线可知道：有共振
36、曲线可知道： 当驱动力频率等于物体固有频率时，物体振幅当驱动力频率等于物体固有频率时，物体振幅最大，驱动力频率与固有频率相差越大，物体最大，驱动力频率与固有频率相差越大，物体的振幅越小的振幅越小. 驱动力的频率接近物体的固有频率时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振共振.共鸣箱（在乐器上用的比较多）1、军队或火车过桥时要放慢速度或便步军队或火车过桥时要放慢速度或便步走走2、机器运转时为了防止共振要调节转速机器运转时为了防止共振要调节转速 3、在振动物体底座加防振垫、在振动物体底座加防振垫4、装修剧场、房屋时使用吸声材料等、装修剧场、房屋时使用吸声材料等利用共振时，应如何去做利用共振时，应如何
37、去做?利用共振时，应使驱动力的频率接近或等于物体的固有频率利用共振时，应使驱动力的频率接近或等于物体的固有频率 防止共振时，应如何做防止共振时，应如何做? 在需要防止共振时，应使驱动力的频率与振动物体的固有频率在需要防止共振时，应使驱动力的频率与振动物体的固有频率不同，而且相差越大越好不同，而且相差越大越好 1.在张紧的水平绳上挂在张紧的水平绳上挂7个单摆，先让个单摆，先让D摆振动起来，其余摆振动起来，其余各摆也随之振动，已知各摆也随之振动，已知A、D、G三摆的摆长相同，则下列三摆的摆长相同，则下列判断正确的是判断正确的是A.7个单摆的固有频率都相同个单摆的固有频率都相同B.稳定后稳定后7个单
38、摆的振动频率都相同个单摆的振动频率都相同C.除除D摆外，摆外，A、G摆的振幅最大摆的振幅最大D.除除D摆外，摆外，C、E摆的振幅最大摆的振幅最大ABCDEFG2.下列哪些实例中要应用共振下列哪些实例中要应用共振?哪些实例中要防止共振哪些实例中要防止共振?A.跳水运动员从跳板后端走向前端的过程中跳水运动员从跳板后端走向前端的过程中B.跳水运动员做起跳动作的跳水运动员做起跳动作的“颠板颠板”过程过程C.轮船在风浪中行驶时轮船在风浪中行驶时D.制作小提琴的音箱时制作小提琴的音箱时应用共振的有：应用共振的有：BD；防止共振的有：；防止共振的有：AC 3.如图所示为单摆做受迫振动时的共振曲线，从图可如图
39、所示为单摆做受迫振动时的共振曲线，从图可知该单摆振动的固有频率为知该单摆振动的固有频率为 Hz，在驱动力的，在驱动力的频率由频率由0.4Hz增大加增大加0.6Hz的过程中，单摆振动的振幅的过程中，单摆振动的振幅变化情况是变化情况是_ ,其摆长是其摆长是_.(g=10m/s2) 先增大后减小先增大后减小 0.50.51m4.支持火车车厢的弹簧的固有频率为支持火车车厢的弹簧的固有频率为2Hz，行驶在每节铁，行驶在每节铁轨长轨长10米的铁路上，则当运行速度为米的铁路上，则当运行速度为_m/s时，车时，车厢振动最剧烈。厢振动最剧烈。20http:/www.99dyw.co/ 九九电影网九九电影网 http:/www.99dyw.tv/ 九九电影网九九电影网 天堂网天堂网2014 天堂网天堂网 天堂网天堂网 天堂网天堂网 天堂网天堂网 天堂网天堂网 天堂网天堂网 天堂网天堂网 天堂网天堂网 天堂网天堂网 天堂网天堂网 天堂网天堂网2014www.avttt2015.info 天堂网天堂网2014www.avttv2017.info 天堂网天堂网2014www.avttv2017.org 天堂网天堂网 天堂网天堂网 天堂网天堂网2014www.avttv2018.org 天堂网天堂网 天堂网天堂网 天堂网天堂网 天堂网天堂网 天堂网天堂网 天堂网天堂网 天堂网天堂网2014
