弹簧振子:小球套在水平光滑金属杆上,轻质螺旋弹簧一端固定,另一端与小球连接,构成的最简单的振动系统
O 点在运动方向上合力为零,在物理学中称为平衡位置
物体在某一位置附近的往复运动称为机械振动,简称振动。
小球相对平衡位置的位移与时间的关系图像(\(x-t\) 图像)
全振动:振动的物体从某一位置出发到第一次回到该位置,并保持与出发时相同运动方向的过程
弹簧振子的振动图像与正弦或余弦图像一致。弹簧振子的这种振动称为简谐运动(simple harmonic motion)。简谐运动是最简单、最基本的振动。一切复杂的振动都可以看作是由若干个不同的简谐运动合成的。
描述振动的物理量
振幅 \(A\)
周期 \(T\)
在旋转陀螺表面滴几滴带颜色的水
旋转砂轮上飞溅的火星
振子位置 | O→B | B→O | O→A | A→O |
---|---|---|---|---|
位移x | 方向 | |||
大小 | ||||
速度v | 方向 | |||
大小 |
自主探究水平弹簧振子的运动情况
振动物体的位移特点
方向:从O指向振子所在的位置。
大小:离O越远,位移越大。
振动物体的速度特点:
方向:就是物体的运动方向
大小:在O点速度最大,在A、B点速度最小
振子位置 | O→B | B→O | O→A | A→O |
---|---|---|---|---|
弹力F | 方向 | |||
大小 | ||||
加速度 | 方向 | |||
大小 |
自主探究水平弹簧振子的受力情况
振动物体受到弹力的方向的特点:
方向:始终指向平衡位置O。
弹力方向与位移方向的关系 :
方向:相反。
弹力大小与位移大小的关系 :
大小:弹力随位移的增大而增大。
振子位置 | |||||
---|---|---|---|---|---|
O→B | |||||
B→O | O→A | A→O | |||
位移x | 方向 | ||||
大小 | |||||
速度v | 方向 | ||||
大小 | |||||
弹力F | 方向 | ||||
大小 | |||||
加速度 | 方向 | ||||
大小 | |||||
•三、拓展练习
• 1、观察生活中哪些振动是对人体有利的,哪些振动是对人体有害的?
• 2、阅读教材P17“STS” ,去寻找一个看不出振动,而实际却在振动的物体。
• 3、发现一个奇特的振动,把它记录下来,并加以描述,下节课分享。
抖动的纱巾呈现波形
水波
可视化的声波
机械振动在介质中由近及远的传播就形成了机械波
把细绳的每一小段都简化为一个质点
质点本身并不发生迁移
运动形式 | 产生条件 |
---|---|
匀速圆周运动 | |
机械振动 | |
机械波 |
|
受到向心力
受到回复力
1、波源
2、介质
空气
(介质)
声带
(波源)
质点的振动方向与波的传播方向相互垂直,这样的波叫做横波。
波是匀速平移的
反映各质点在同一时间不同位移的曲线
偏离平衡位置的位移和速度 总是相同的两个 相邻质点间的距离。
波在一个周期内传播的距离为一个波长
波速由介质决定
介质 | 声速 |
---|---|
空气 | 约340m/s |
水 | 约1500m/s |
钢铁 | 约5000m/s |
波速由介质决定
介质 | 声速 |
---|---|
空气 | 约340m/s |
水 | 约1500m/s |
钢铁 | 约5000m/s |
频率(周期)由波源决定
事实:如一男孩的声波由空气传入水中,在水中听到的依然是男孩的声音,绝不会误以为是女孩的声音。
波长由波源、介质两者共同决定
试解释:波源的频率变化,波长也会随之变化