物理講座振動與波機械振動阻尼振動簡諧運動受迫振動彈簧振子單擺特征周期性運動變加速運動機械能守恒表征振幅、周期、頻率描述方法圖象法周期公式（測g值）共振機械波形成與傳播特點及類型描繪方法傳播規律波的圖象波的公式波的疊加、干涉、衍射多普勒效應振動在介質中傳播知識結構2PPT課件機械振動：物體（或物體的某一部分）在某一中心位置（平衡位置）兩側所做的往復運動，叫做機械振動。機械振動有許多物體看起來是靜止的，其實它處在動態平衡。常常束縛在平衡位置附近運動。如固體的分子等。而且波動是討論的一個區域有代表性點的振動，所以研究振動有很重要的意義。振動最簡單的理想模型，就是簡諧振動模型。它可以用正弦或余弦函數表示，由于數學上的突破，各種做來回運動的函數都可以用正弦或余弦函數展開，于是簡諧振動理論是整個振動理論和波動理論的基礎理論。3PPT課件定義：物體在跟位移大小成正比，并且總是指向平衡位置的回復力作用下的振動。動力學特征：F=－kx——回復力簡諧運動方程：x＝Asin(ωt＋φ)①②③④⑤⑥簡諧運動4PPT課件簡諧運動實例5PPT課件周期（T）：完成一次全振動所經歷的時間。頻率（f）：一秒鐘內完成全振動的次數。單位:赫茲(Hz)。振幅（A）：振動物體離開平衡位置的最大距離。位移（x）：由平衡位置指向質點所在位置的有向線段，矢量。表述機簡諧振動的物理量圓頻率（ω）與頻率關系：ω=2πf周期頻率和圓頻率都是表征振動快慢的物理量。頻率與周期關系：相位（ωt+φ）：描述物理振動的狀態。6PPT課件簡諧運動方程：x＝Asin(ωt＋φ)簡諧運動方程圓頻率振幅相位初相位位移運動的圖象x＝Asinωtx＝Asin(ωt+90°）簡諧運動合成舉例7PPT課件彈簧振子模型OABCDOABCDOABCDOABCDOABCDOABCDOABCDOBCDAXXXXXXFFFFFFV=0V最大V=0V最大x＝Asinωt8PPT課件

簡諧運動中動能和勢能在發生相互轉化，但機械能的總量保持不變，即機械能守恒。tE0機械能簡諧運動的能量由勁度系數和振幅決定.勁度系數越大,振動的能量越大；振幅越大，振動的能量越大.簡諧運動的能量動能最大勢能最大勢能最大動能和勢能也作周期變化，但比位移周期快一倍。位移動能勢能9PPT課件單擺模型式中l為擺長g為當地重力加速度。與單擺小球質量無關。單擺的等時性：在小振幅擺動時，單擺的振動周期跟振幅和振子的質量都沒關系.(1)單擺：一條不可伸長的、忽略質量的細線，一端固定，另一端拴一質點，這樣構成的裝置叫單擺.這是一種理想化的模型，實際懸線(桿)下接小球的裝置都可作為單擺.(2)單擺振動可看作簡諧運動的條件是最大偏角α＜10°.10PPT課件作簡諧運動的物體，當它每次經過同一位置時，一定相同的物理量是（）

A：速度B：位移

C：回復力D：加速度BCD例√√√11PPT課件A．等于在平衡位置時振子的動能B．等于在最大位移時彈簧的彈性勢能C．等于任意時刻振子動能與彈簧彈性勢能之和D．位移越大振動能量也越大

ABC關于彈簧振子做簡諧運動時的能量，下列說法正確的有（）例√√√12PPT課件(1)單擺的振幅為________，頻率為________，擺長為________，一周期內位移x(F回、a、Ep)最大的時刻為________

．(2)單擺擺球多次通過同一位置時，下列物理量變化的是________．A.位移B.速度C.加速度D.速率E.動能F.擺線張力如圖所示為一單擺及其振動圖象，由圖回答：例3m0.5Hz1m0.5s或1.5sB13PPT課件

一個彈簧振子，第一次被壓縮x后釋放做自由振動，周期為T1，第二次被壓縮2x后釋放做自由振動，周期為T2，則兩次振動周期之比T1∶T2為(

)A．1∶1

B．1∶2

C．2∶1

D．1∶4A例√14PPT課件阻尼振動：當系統受到阻力時的振動。過阻尼臨界阻尼欠阻尼xt0阻尼振動阻尼振動要消耗機械能，因而振幅會減少，最后停下。15PPT課件共振當=0時，系統的振動速度和振幅都達到最大值。受迫振動：系統在周期性驅動力作用下的振動．物體做受迫振動的頻率等于驅動力的頻率

，與物體的固有頻率0無關．固有頻率：不受外力作用時振動的頻率。受迫振動和共振16PPT課件隨后在大風中因產生共振而斷塌我國四川綦江彩虹橋的斷裂：武警跑步（引起共振）質量太差，1940年華盛頓的塔科曼大橋在大風中產生振動17PPT課件某振動系統的固有頻率為f0，在周期性驅動力的作用下做受迫振動，驅動力的頻率為f.若驅動力的振幅保持不變，下列說法正確的是

()A．當f＜f0時，該振動系統的振幅隨f增大而減小B．當f

＞f0時，該振動系統的振幅隨f減小而增大C．該振動系統的振動穩定后，振動的頻率等于f0D．該振動系統的振動穩定后，振動的頻率等于f例BD√√18PPT課件波動是振動的傳播過程。介質中的任一點在波源的影響下受迫振動。機械波：機械振動在介質中的傳播過程。電磁波：變化的電場和變化的磁場在空間的傳播過程。波帶操：機械波在彩帶上傳播19PPT課件介質注：波動是波源的振動狀態或振動能量在介質中的傳播，質點并不隨波前進。波源產生機械振動的振源。如：人的聲帶傳播機械振動的介質。如空氣，水。機械波產生的條件橫波：上下振動（⊥V振動）縱波：前后振動（∥V振動）波速ｖ波的能量正比與波振幅的平方20PPT課件描述波的參量(1)波長λ:相位總是相等的兩個相鄰質點間的距離．(2)頻率f：波的頻率就是介質中各質點的振動頻率。由波源決定。(3)波速v：機械振動在介質中的傳播速度。由介質決定。(4)三者關系:xu波長是波的“空間周期”。21PPT課件波線（waveline）——波傳播方向的射線波面（wavesurface）——振動相位相同的點組成的面又稱波陣面波前（wavefront）——某時刻波到達的各點所構成的面球面波平面波波線波面注：波線和波陣面垂直。波前波的幾何描述22PPT課件比較內容

振動圖象波的圖象圖象意義一質點位移隨時間變化的規律某時刻所有質點相對平衡位置的位移圖象特點圖象信息(1)振動周期、振幅(2)各時刻質點的位移、速度、加速度(包括大小、方向)(1)波長、振幅(2)任意一質點此刻的位移和加速度方向圖象變化隨時間推移圖象延續，但原有形狀不變隨時間推移，圖象沿傳播方向平移一完整曲線對應橫坐標一個周期一個波長振動與波的對比23PPT課件下列關于橫波與縱波的說法正確的是（）A、聲波是縱波，水波是橫波；B、地震波包含縱波和橫波，而且縱波傳播的速度比橫波的快；C、質點振動方向是水平方向，波也是沿著水平方向傳播，這樣的波屬于縱波；D、橫波中的質點不“隨波逐流”，縱波中的質點會“隨波逐流”。AB例√√24PPT課件

圖是某時刻一列橫波在空間傳播的波形圖線．已知波是沿x軸正方向傳播，波速為4cm/s，試計算并畫出經過此時之后1.25s的空間波形圖．

Δx=4×1.25=5cm25PPT課件A.波長為B.波速為1m/sC.3s末A、B兩質點的位移相同D.1s末A點的振動速度大于B點的振動速度一列波長大于1m的橫波沿著x軸正方向傳播.處在x1=1m和x2=2m的兩質點A、B的振動圖像如圖所示.由此可知（）A提示xAB=(n+)λ(n=0、1、2……)例26PPT課件波的疊加原理:介質質點的位移等于幾列波單獨傳播時引起的位移的矢量和波傳播的獨立性兩不同形狀的正脈沖大小形狀一樣的正負脈沖?波的疊加在傳播過程中只是相遇處波形因疊加變化駐波現象27PPT課件惠更斯原理惠更斯原理：波在媒質中傳播到的各點，都可看成新的子波源。在以后的任一時刻，這些子波的包絡面就是該時刻的波前。

1696年提出惠更斯原理28PPT課件反射與折射波的反射定律（1）入射波的波線、反射波的波線和界面法線在同一平面內；（2）反射角等于入射角。波的折射定律（1）入射波的波線、折射波的波線和界面法線在同一平面內；

（2）入射角的正弦與折射角的正弦之比，等于波在第一種介質中的傳播速率與在第二種介質中的傳播速率之比，即：。（叫做介質2對介質1的折射率）29PPT課件

波疊加時在空間出現穩定的振動加強和減弱的分布叫波的干涉現象。——一種特殊的波的疊加相干條件：①頻率相同；②振動方向相同；③有固定相位差。波的干涉水波盤中水波的干涉30PPT課件cS1S2abd如圖所示，S1、S2是兩個相干波源，它們振動同步且振幅相同。關于圖中所標的a、b、c、d四點，下列說法中正確的有（）A.該時刻a質點振動最弱，b、c質點振動最強，d質點振動既不是最強也不是最弱B.該時刻a質點振動最弱，b、c、d質點振動都最強C.a質點的振動始終是最弱的，b、c、d質點的振動始終是最強的D.再過T/4后的時刻a、b、c三個質點都將處于各自的平衡位置，因此振動最弱例A√31PPT課件波傳播過程中，當遇到障礙物時，能繞過障礙物邊緣而偏離直線傳播的現象稱波的衍射。·入射波衍射波障礙物···入射波衍射波障礙物a例如：相對于波長而言，障礙物的線度越大衍射現象越不明顯，障礙物的線度越小衍射現象越明顯。或說長波衍射顯著。波的衍射32PPT課件廣播和電視哪個更容易收到?更容易聽到男的還是女的說話的聲音？障礙物（聲音強度相同的情況下）33PPT課件uS·vS=0·RvR·多普勒效應：由于波源和觀察者的運動，而使觀測的頻率不同于波源頻率的現象。多普勒效應vS

S···R測=

34PPT課件次聲波（infrasonicwave）<20Hz。大象、魚、老鼠等能聽到次聲。次聲波因不易被水和空氣吸收，因而常常不容易衰減。次聲波的波長往往很長，因此能繞開某些大型障礙物發生衍射。某些頻率的次聲波由于和人體器官的振動頻率4Hz～8Hz相近，容易共振受損。超聲波>20000Hz。狗能聽到最高頻率50000Hz的聲音，蝙幅能發出且能聽到的聲音頻率高達120000Hz，此外海豚等也能發出和感受到超聲。超聲波的應用:分兩類，一類是兩種其波長小來探測；二是利用它的能量。次聲波和超聲波35PPT課件1.物體做簡諧運動的動力學特征:回復力及加速度表達式為:F=

,a=

,方向總是與位移的方向相反,始終指向

位置.2.物體做簡諧運動的位移隨時間變化的表達式為:x=

。3.簡諧運動的能量特征是:振動的能量與

有關,隨

的增大而增大.振動系統的動能和勢能相互轉化,總機械能守恒,能量的轉化周期是位移周期的

.4.簡諧運動的兩種模型是

和單擺.當單擺擺動的角度α<10°時,可以看成簡諧運動,其周期公式為T=2π

.練習136PPT課件返回目錄一列簡諧橫波向右傳播，波速為v0，沿波傳播方向上有相距為L的P、Q兩點，如圖所示.某時刻P、Q兩質點都處于平衡位置，且P、Q間僅有一個波峰.經過時間t，Q質點第一次運動到波谷，則t的可能值有（）A.1個B.2個C.3個D.4個練習237PPT課件由實驗知道遙遠的星系所生成的光譜都呈現“紅移”，即光譜線都向紅色部分移動了一段距離，由此現象可知（）A.宇宙在膨脹B.宇宙在收縮C.宇宙部分靜止不動D.宇宙只發出紅光光譜練習338PPT課件1.物體做簡諧運動的動力學特征:回復力及加速度表達式為:F=

,a=