专题12机械振动（教师版）一、目标要求目标要求重、难点简谐运动及其描述重点单摆及其周期重点实验：用单摆测重力加速度重点受迫振动二、知识点解析1．简谐运动的描述(1)机械振动物体在某一位置两侧所做的往复运动，叫做机械振动．(2)简谐运动弹簧振子是小球和弹簧组成的系统，这是一种理想化模型．如图所示装置，忽略弹簧质量以及小球与杆之间的摩擦作用，小球所受回复力与位移满足下面的关系，对于弹簧振子，k为劲度系数．满足这种关系的振动叫做简谐运动．(3)简谐运动的全振动、振幅、周期和频率①全振动：一个完整的振动过程，称为一次全振动．不管以哪里作为开始研究的起点，弹簧振子完成一次全振动的时间总是一样的．②振幅：振动物体离开平衡位置的最大距离，叫做振幅，用字母A表示．在国际单位制中，振幅的单位是米（m）．振幅是表示振动强弱的物理量．③周期：做简谐运动的物体完成一次全振动的时间为振动的周期，用T表示．在国际单位制中，周期的单位是秒（s）．弹簧振子运动的周期公式．图1④频率：单位时间内完成全振动的次数，用f表示．常把物体在1s内完成全振动的次数叫做频率．在国际单位制中频率的单位是赫兹（Hz）．频率表示物体振动快慢的物理量．周期与频率的关系．(4)振动图象①振动图象的横坐标是振动物体运动的时间t，纵坐标表示振动物体运动过程中对平衡位置的位移，如图2所示，也称为x-t图象．②简谐运动的表达式：a．式中x表示振动质点相对于平衡位置的位移，t表示振动的时间．A表示振动质点的偏离平衡位置的最大距离，即振幅．b．ω叫做简谐运动的圆频率，它也表示简谐运动的物体振动的快慢，与周期T及频率f的关系是．c．φ表示t=0时，简谐运动的质点所处的状态，称为初相位或初相．ωt+φ代表了简谐运动的质点在t时刻处在一个运动周期中的哪个状态，所以代表了简谐运动的相位．图2所示的振动图象就是φ=0的情形．2．简谐运动的能量和运动特征(1)简谐运动的能量简谐运动中系统的动能和势能之和称为简谐运动的能量，即．弹簧振子运动的任意位置，系统的动能与势能之和都是一定的，即振动过程机械能守恒．如图3．(2)简谐运动的运动特点根据图4，可总结出简谐运动的位移x、回复力F=kx、加速度a、速度v、势能Ep和动能Ek随着振子在O→M→O→N→O之间的变化规律．势能和动能的变化与图3一致．位移、回复力、加速度三者同步变化，与速度的变化相反．弹簧振子运动存在两个转折点：平衡位置O点是位移方向、加速度方向和回复力方向...
