高三物理《机械振动机械波》教学案例

目的要求：理解简谐振动和波的传播过程中各量变化的规律特点，掌握单摆模型的有关计算横波的传播规律和利用波的图象进行综合分析

知识简析

一、机械振动

1、机械振动：物体（或物体的一部分）在某一中心位置两侧做的往复运动。

振动的特点：①存在某一中心位置；②往复运动，这是判断物体运动是否是机械振动的条件。

产生振动的`条件：①振动物体受到回复力作用；②阻尼足够小；

2、回复力：振动物体所受到的总是指向平衡位置的合外力。

①回复力时刻指向平衡位置；②回复力是按效果命名的， 可由任意性质的力提供。可以是几个力的合力也可以是一个力的分力； ③合外力：指振动方向上的合外力，而不一定是物体受到的合外力。④在平衡位置处：回复力为零，而物体所受合外力不一定为零。如单摆运动，当小球在最低点处，回复力为零，而物体所受的合外力不为零。

3、平衡位置：是振动物体受回复力等于零的位置；也是振动停止后，振动物体所在位置；平衡位置通常在振动轨迹的中点。平衡位置不等于平衡状态。平衡位置是指回复力为零的位置，物体在该位置所受的合外力不一定为零。（如单摆摆到最低点时，沿振动方向的合力为零，但在指向悬点方向上的合力却不等于零，所以并不处于平衡状态）

二、简谐振动及其描述物理量

1、振动描述的物理量

（1）位移：由平衡位置指向振动质点所在位置的有向线段。

①是矢量，其最大值等于振幅；②始点是平衡位置，所以跟回复力方向永远相反；③位移随时间的变化图线就是振动图象。

（2）振幅：离开平衡位置的最大距离。

①是标量； ②表示振动的强弱；

（3）周期和频率：完成一次全变化所用的时间为周期T，每秒钟完成全变化的次数为频率f。

①二者都表示振动的快慢；②二者互为倒数；T=1/f；③当T和f由振动系统本身的性质决定时（非受迫振动），则叫固有频率与固有周期是定值，固有周期和固有频率与物体所处的状态无关。

2、简谐振动：物体所受的回复力跟位移大小成正比时，物体的振动是简偕振动。

①受力特征：回复力F=—KX。

②运动特征：加速度a=一kx/m，方向与位移方向相反，总指向平衡位置。简谐运动是一种变加速运动，在平衡位置时，速度最大，加速度为零；在最大位移处，速度为零，加速度最大。

说明：①判断一个振动是否为简谐运动的依据是看该振动中是否满足上述受力特征或运动特征。

②简谐运动中涉及的位移、速率、加速度的参考点，都是平衡位置。