高三物理《機(jī)械振動機(jī)械波》教學(xué)案例

　　目的要求：理解簡諧振動和波的傳播過程中各量變化的規(guī)律特點(diǎn)，掌握單擺模型的有關(guān)計(jì)算橫波的傳播規(guī)律和利用波的圖象進(jìn)行綜合分析

　　知識簡析

　　一、機(jī)械振動

　　1、機(jī)械振動：物體（或物體的一部分）在某一中心位置兩側(cè)做的往復(fù)運(yùn)動。

　　振動的特點(diǎn)：①存在某一中心位置；②往復(fù)運(yùn)動，這是判斷物體運(yùn)動是否是機(jī)械振動的條件。

　　產(chǎn)生振動的條件：①振動物體受到回復(fù)力作用；②阻尼足夠��；

　　2、回復(fù)力：振動物體所受到的總是指向平衡位置的合外力。

　�、倩貜�(fù)力時(shí)刻指向平衡位置；②回復(fù)力是按效果命名的， 可由任意性質(zhì)的力提供�？梢允菐讉�(gè)力的合力也可以是一個(gè)力的分力； ③合外力：指振動方向上的合外力，而不一定是物體受到的合外力。④在平衡位置處：回復(fù)力為零，而物體所受合外力不一定為零。如單擺運(yùn)動，當(dāng)小球在最低點(diǎn)處，回復(fù)力為零，而物體所受的合外力不為零。

　　3、平衡位置：是振動物體受回復(fù)力等于零的位置；也是振動停止后，振動物體所在位置；平衡位置通常在振動軌跡的中點(diǎn)。平衡位置不等于平衡狀態(tài)。平衡位置是指回復(fù)力為零的位置，物體在該位置所受的合外力不一定為零。（如單擺擺到最低點(diǎn)時(shí)，沿振動方向的合力為零，但在指向懸點(diǎn)方向上的合力卻不等于零，所以并不處于平衡狀態(tài)）

　　二、簡諧振動及其描述物理量

　　1、振動描述的物理量

　　（1）位移：由平衡位置指向振動質(zhì)點(diǎn)所在位置的有向線段。

　�、偈鞘噶浚�其最大值等于振幅；②始點(diǎn)是平衡位置，所以跟回復(fù)力方向永遠(yuǎn)相反；③位移隨時(shí)間的變化圖線就是振動圖象。

　�。�2）振幅：離開平衡位置的最大距離。

　�、偈菢�(biāo)量； ②表示振動的強(qiáng)弱；

　�。�3）周期和頻率：完成一次全變化所用的時(shí)間為周期T，每秒鐘完成全變化的次數(shù)為頻率f。

　�、俣�者都表示振動的快慢；②二者互為倒數(shù)；T=1/f；③當(dāng)T和f由振動系統(tǒng)本身的性質(zhì)決定時(shí)（非受迫振動），則叫固有頻率與固有周期是定值，固有周期和固有頻率與物體所處的狀態(tài)無關(guān)。

　　2、簡諧振動：物體所受的回復(fù)力跟位移大小成正比時(shí)，物體的振動是簡偕振動。

　�、偈芰μ卣鳎夯貜�(fù)力F=—KX。

　�、谶\(yùn)動特征：加速度a=一kx/m，方向與位移方向相反，總指向平衡位置。簡諧運(yùn)動是一種變加速運(yùn)動，在平衡位置時(shí)，速度最大，加速度為零；在最大位移處，速度為零，加速度最大。

　　說明：①判斷一個(gè)振動是否為簡諧運(yùn)動的依據(jù)是看該振動中是否滿足上述受力特征或運(yùn)動特征。

　　②簡諧運(yùn)動中涉及的位移、速率、加速度的參考點(diǎn)，都是平衡位置。