機械振動的(有關(guān)高中物理機械振動的所有知識點)
1.有關(guān)高中物理 機械振動的所有知識點
（一）機械振動 物體（質(zhì)點）在某一中心位置兩側(cè)所做的往復(fù)運動就叫做機械振動，物體能夠圍繞著平衡位置做往復(fù)運動，必然受到使它能夠回到平衡位置的力即回復(fù)力。
回復(fù)力是以效果命名的力，它可以是一個力或一個力的分力，也可以是幾個力的合力。 產(chǎn)生振動的必要條件是：a、物體離開平衡位置后要受到回復(fù)力作用。
b、阻力足夠小。 （二）簡諧振動 1. 定義：物體在跟位移成正比，并且總是指向平衡位置的回復(fù)力作用下的振動叫簡諧振動。
簡諧振動是最簡單，最基本的振動。研究簡諧振動物體的位置，常常建立以中心位置（平衡位置）為原點的坐標系，把物體的位移定義為物體偏離開坐標原點的位移。
因此簡諧振動也可說是物體在跟位移大小成正比，方向跟位移相反的回復(fù)力作用下的振動，即F=-kx，其中“-”號表示力方向跟位移方向相反。 2. 簡諧振動的條件：物體必須受到大小跟離開平衡位置的位移成正比，方向跟位移方向相反的回復(fù)力作用。
3. 簡諧振動是一種機械運動，有關(guān)機械運動的概念和規(guī)律都適用，簡諧振動的特點在于它是一種周期性運動，它的位移、回復(fù)力、速度、加速度以及動能和勢能（重力勢能和彈性勢能）都隨時間做周期性變化。 （三）描述振動的物理量，簡諧振動是一種周期性運動，描述系統(tǒng)的整體的振動情況常引入下面幾個物理量。
1. 振幅：振幅是振動物體離開平衡位置的最大距離，常用字母“A”表示，它是標量，為正值，振幅是表示振動強弱的物理量，振幅的大小表示了振動系統(tǒng)總機械能的大小，簡諧振動在振動過程中，動能和勢能相互轉(zhuǎn)化而總機械能守恒。 2. 周期和頻率，周期是振子完成一次全振動的時間，頻率是一秒鐘內(nèi)振子完成全振動的次數(shù)。
振動的周期T跟頻率f之間是倒數(shù)關(guān)系，即T=1/f。振動的周期和頻率都是描述振動快慢的物理量，簡諧振動的周期和頻率是由振動物體本身性質(zhì)決定的，與振幅無關(guān)，所以又叫固有周期和固有頻率。
（四）單擺：擺角小于5°的單擺是典型的簡諧振動。 細線的一端固定在懸點，另一端拴一個小球，忽略線的伸縮和質(zhì)量，球的直徑遠小于懸線長度的裝置叫單擺。
單擺做簡諧振動的條件是：最大擺角小于5°，單擺的回復(fù)力F是重力在圓弧切線方向的分力。單擺的周期公式是T=。
由公 式可知單擺做簡諧振動的固有周期與振幅，擺球質(zhì)量無關(guān)，只與L和g有關(guān)，其中L是擺長，是懸點到擺球球心的距離。g是 單擺所在處的重力加速度，在有加速度的系統(tǒng)中（如懸掛在升降機中的單擺）其g應(yīng)為等效加速度。
（五）振動圖象。 簡諧振動的圖象是振子振動的位移隨時間變化的函數(shù)圖象。
所建坐標系中橫軸表示時間，縱軸表示位移。圖象是正弦或余弦函數(shù)圖象，它直觀地反映出簡諧振動的位移隨時間作周期性變化的規(guī)律。
要把質(zhì)點的振動過程和振動圖象聯(lián)系起來，從圖象可以得到振子在不同時刻或不同位置時位移、速度、加速度，回復(fù)力等的變化情況。 （六）阻尼振動、受迫振動、共振。
簡諧振動是一種理想化的振動，當外界給系統(tǒng)一定能量以后，如將振子拉離開平衡位置，放開后，振子將一直振動下去，振子在做簡諧振動的圖象中，振幅是恒定的，表明系統(tǒng)機械能不變，實際的振動總是存在著阻力，振動能量總要有所耗散，因此振動系統(tǒng)的機械能總要減小，其振幅也要逐漸減小，直到停下來。振幅逐漸減小的振動叫阻尼振動，阻尼振動雖然振幅越來越小，但振動周期不變，振幅保持不變的振動叫無阻尼振動。
振動物體如果在周期性外力──策動力作用下振動，那么它做受迫振動，受迫振動達到穩(wěn)定時其振動周期和頻率等于策動力的周期和頻率，而與振動物體的固有周期或頻率無關(guān)。 物體做受迫振動的振幅與策動力的周期（頻率）和物體的固有周期（頻率）有關(guān)，二者相差越小，物體受迫振動的振幅越大，當策動力的周期或頻率等于物體固有周期或頻率時，受迫振動的振幅最大，叫共振。
【典型例題】 [例1] 一彈簧振子在一條直線上做簡諧運動，第一次先后經(jīng)過M、N兩點時速度v(v≠0)相同，那么，下列說法正確的是（ ） A. 振子在M、N兩點受回復(fù)力相同 B. 振子在M、N兩點對平衡位置的位移相同 C. 振子在M、N兩點加速度大小相等 D. 從M點到N點，振子先做勻加速運動，后做勻減速運動 解析：建立彈簧振子模型如圖所示，由題意知，振子第一次先后經(jīng)過M、N兩點時速度v相同，那么，可以在振子運動路徑上確定M、N兩點，M、N兩點應(yīng)關(guān)于平衡位置O對稱，且由M運動到N，振子是從左側(cè)釋放開始運動的（若M點定在O點右側(cè)，則振子是從右側(cè)釋放的）。建立起這樣的物理模型，這時問題就明朗化了。
高中各年級課件教案習題匯總 語文 數(shù)學 英語 物理 化學 因位移、速度、加速度和回復(fù)力都是矢量，它們要相同必須大小相等、方向相同。M、N兩點關(guān)于O點對稱，振子回復(fù)力應(yīng)大小相等、方向相反，振子位移也是大小相等，方向相反。
由此可知，A、B選項錯誤。振子在M、N兩點的加速度雖然方向相反，但大小相等，故C選項正確。
振子由M→O速度越來越大，但加速度越來越小，振子做加速運動，但不是勻加速運動。振子由O→N速度越來越小，但加速度越來越大，振子做減速運動，但不。
2.物理機械振動的知識點,,簡諧運動,單擺,共振,受迫振動等的常見
第六章 機械運動、機械波 一、主要內(nèi)容 本章內(nèi)容包括機械振動、回復(fù)力、振幅、周期、頻率、簡諧振動、受迫振動、共振、機械波、波長、波速、橫波、縱波、波的干涉和衍射等基本概念，以及單擺振動的周期規(guī)律、簡諧運動的圖像、簡諧運動中的能量轉(zhuǎn)化規(guī)律、波的圖像、波長和頻率與波速之間的關(guān)系等規(guī)律。
二、基本方法 本章中所涉及到的基本方法有：由于振動和波動的運動規(guī)律較為復(fù)雜，且限于中學數(shù)學知識的水平，因此對于這部分內(nèi)容不可能像研究直線運動、平拋、圓周運動那樣從運動方向出發(fā)描述和研究物體的運動，而是利用圖象法對物體做簡諧運動的運動規(guī)律及振動在介媒中的傳播過程進行描述與研究。圖像法具有形象、直觀等優(yōu)點，其中包含有豐富的物理信息，在學習時同學們要注意加以體會；另外，在研究單擺振動的過程中，對于單擺所受的回復(fù)力特點的分析，采取了小擺角的近似的處理，這是一種理想化物理過程的方法。
三、錯解分析 在本章知識應(yīng)用的過程中，初學者常犯的錯誤主要表現(xiàn)在：對于諸如機械振動、簡諧運動、受迫振動、共振、阻尼振動、等幅振動等眾多的有關(guān)振動的概念不能深刻的理解，從而造成混淆；不能從本質(zhì)上把握振動圖象和波的圖象的區(qū)別和聯(lián)系，這主要是由于振動的圖象與波的圖象形式上非常相似，一些學生只注意圖象的形狀，而忽略了圖象中坐標軸所表示的物理意義，因此造成了將兩個圖象相混淆。另外，由于一些學生對波的形成過程理解不夠深刻，導(dǎo)致對于波在傳播過程中時間和空間的周期性不能真正的理解和把握；由于干涉和衍射的發(fā)生條件、產(chǎn)生的現(xiàn)象較為抽象，所以一些學生不能準確地把握相關(guān)的知識內(nèi)容，表現(xiàn)為抓不住現(xiàn)象的主要特征、產(chǎn)生的條件混淆不清。
例1 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∶4 【錯解】 壓縮x時，振幅為x，完成一次全振動的路程為4x。壓縮2x時，振幅即為2x，完成一次全振動的路程為8x。
由于兩種情況下全振動的路程的差異，第二次是第一次的2倍。所以，第二次振動的周期一定也是第一次的2倍，所以選B。
【錯解原因】 上述解法之所以錯誤是因為把振子的運動看成是勻速運動或加速度恒定的勻加速直線運動了。用了勻速或勻加速運動的規(guī)律。
說明這些同學還是沒有掌握振動的特殊規(guī)律。 【分析解答】 事實上，只要是自由振動，其振動的周期只由自身因素決定，對于彈簧振子而言，就是只由彈簧振子的質(zhì)量m和彈簧的勁度系數(shù)k決定的，而與形變大小、也就是振幅無關(guān)。
所以只要彈簧振子這個系統(tǒng)不變（m,k不變），周期就不會改變，所以正確答案為A。 【評析】 本題給出的錯解是初學者中最常見的錯誤。
產(chǎn)生這一錯誤的原因是習慣于用舊的思維模式分析新問題，而不善于抓住新問題的具體特點，這反映了學習的一種思維定勢。只有善于接受新知識、新方法，并將其運用到實際問題中去，才能開闊我們分析、解決問題的思路，防止思維定勢。
例2 一個單擺，如果擺球的質(zhì)量增加為原來的4倍，擺球經(jīng)過平 A.頻率不變，振幅不變 B.頻率不變，振幅改變 C.頻率改變，振幅不變 D.頻率改變，振幅改變 【錯解】 錯解一：因為單擺的周期（頻率）是由擺長l和當?shù)刂亍?/p>
3.機械振動的三個基本要素是什
機械振動有同分類方法按產(chǎn)生振動原因分自由振動、受迫振動和自激振動；按振動規(guī)律分簡諧振動、非諧周期振動和隨機振動；按振動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)特性分線性振動和非線性振動；按振動位移特征分扭轉(zhuǎn)振動和直線振動自由振動：去掉激勵或約束之機械系統(tǒng)所出現(xiàn)振動振動只靠其彈性恢復(fù)力來維持當有阻尼時振動便逐漸衰減自由振動頻率只決定于系統(tǒng)本身物理性質(zhì)稱系統(tǒng)固有頻率受迫振動 機械系統(tǒng)受外界持續(xù)激勵所產(chǎn)生振動簡諧激勵簡單持續(xù)激勵受迫振動包含瞬態(tài)振動和穩(wěn)態(tài)振動振動開始段時間內(nèi)所出現(xiàn)隨時間變化振動稱瞬態(tài)振動經(jīng)過短暫時間瞬態(tài)振動即消失系統(tǒng)從外界斷地獲得能量來補償阻尼所耗散能量因而能夠作持續(xù)等幅振動種振動頻率與激勵頻率相同稱穩(wěn)態(tài)振動例兩端固定橫梁部裝激振器激振器開動短暫時間橫梁所作持續(xù)等幅振動穩(wěn)態(tài)振動振動頻率與激振器頻率相同系統(tǒng)受外力或其輸入作用時其相應(yīng)輸出量稱響應(yīng)當外部激勵頻率接近系統(tǒng)固有頻率時系統(tǒng)振幅急劇增加激勵頻率等于系統(tǒng)共振頻率時則產(chǎn)生共振設(shè)計和使用機械時必須防止共振例了確保旋轉(zhuǎn)機械安全運轉(zhuǎn)軸工作轉(zhuǎn)速應(yīng)處于其各階臨界轉(zhuǎn)速定范圍之外自激振動 非線性振動系統(tǒng)只受其本身產(chǎn)生激勵所維持振動自激振動系統(tǒng)本身除具有振動元件外，還具有非振蕩性能源、調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)和反饋環(huán)節(jié)因此存外界激勵時也能產(chǎn)生種穩(wěn)定周期振動維持自激振動交變力由運動本身產(chǎn)生且由反饋和調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)所控制振動停止，此交變力也隨之消失自激振動與初始條件無關(guān)其頻率等于或接近于系統(tǒng)固有頻率飛機飛行過程機翼顫振、機床工作臺滑動導(dǎo)軌上低速移動時爬行、鐘表擺擺動和琴弦振動都屬于自激振動。
