第二章 機(jī)械運(yùn)動(dòng)第1節(jié) 簡諧運(yùn)動(dòng)一、重難點(diǎn)解析1、了解什么是機(jī)械振動(dòng)，什么是簡諧運(yùn)動(dòng)。（重點(diǎn)）2、理解簡諧運(yùn)動(dòng)的位移——時(shí)間圖像的物理意義，知道簡諧運(yùn)動(dòng)的圖像是一條正弦或余弦曲線。（重點(diǎn)）3、經(jīng)歷對(duì)簡諧運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)學(xué)特征的探究過程，掌握用圖象描述運(yùn)動(dòng)的方法。（難點(diǎn)）二、重點(diǎn)知識(shí)（一）彈簧振子1、振子模型2、平衡位置：振子原來靜止時(shí)的位置。3、機(jī)械振動(dòng)振子在平衡位置附近所做的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，簡稱振動(dòng)。4、振動(dòng)特點(diǎn)：振動(dòng)是一種往復(fù)運(yùn)動(dòng)，具有周期性和往復(fù)性。（二）彈簧振子的位移——時(shí)間圖像建立坐標(biāo)系：以小球的平衡位置為坐標(biāo)原點(diǎn)，沿著它的振動(dòng)方向建立坐標(biāo)軸。小球在平衡位置右邊時(shí)它對(duì)平衡位置的位移為正，在左邊時(shí)為負(fù)。如圖。（三）簡諧運(yùn)動(dòng)及其圖像1、定義如果質(zhì)點(diǎn)的位移與時(shí)間的關(guān)系遵從正弦函數(shù)的規(guī)律，即它的振動(dòng)圖像(x-t圖像)是一條正弦曲線，這樣的振動(dòng)叫做簡諧運(yùn)動(dòng)。2、特點(diǎn)簡諧運(yùn)動(dòng)是最簡單、最基本的振動(dòng)，其振動(dòng)過程關(guān)于平衡位置對(duì)稱，是一種往復(fù)運(yùn)動(dòng)。彈簧振子的運(yùn)動(dòng)就是簡諧運(yùn)動(dòng)。3、簡諧運(yùn)動(dòng)的圖像(1)簡諧運(yùn)動(dòng)的圖像是振動(dòng)物體的位移隨時(shí)間的變化規(guī)律。(2)簡諧運(yùn)動(dòng)的圖像是正弦(或余弦)曲線，從圖像上可直接看出不同時(shí)刻振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的位移大小和方向、速度大小和方向的變化趨勢。 
第2節(jié) 簡諧運(yùn)動(dòng)的簡述一、重難點(diǎn)解析1、理解振幅、周期和頻率的物理意義。（重點(diǎn)）2、理解周期和頻率的關(guān)系。（重點(diǎn)）3、用公式描述簡諧運(yùn)動(dòng)，利用公式解決問題（難點(diǎn)）二、重點(diǎn)知識(shí)（一）振幅振動(dòng)物體離開平衡位置的最大距離。振幅是表示振動(dòng)幅度大小的物理量，單位是米。振幅的兩倍表示的是做振動(dòng)的物體運(yùn)動(dòng)范圍的大小。（二）周期和頻率1、全振動(dòng)：一個(gè)完整的振動(dòng)過程，稱為一次全振動(dòng)。做簡諧運(yùn)動(dòng)的物體完成一次全振動(dòng)的時(shí)間總是相同的。2、周期：做簡諧運(yùn)動(dòng)的物體完成一次全振動(dòng)所需要的時(shí)間，叫做振動(dòng)的周期，用T表示。在國際單位制中，周期的單位是秒(s)。3、頻率：單位時(shí)間內(nèi)完成全振動(dòng)的次數(shù)，叫做振動(dòng)的頻率，用f表示。在國際單位制中，頻率的單位是赫茲，簡稱赫，符號(hào)是Hz。4、周期和頻率的關(guān)系：，。5、周期和頻率都是表示物體振動(dòng)快慢的物理量，周期越小，頻率越大，表示振動(dòng)越快。（三）相位1、相位：在物理學(xué)中，我們用不同的相位來描述周期性運(yùn)動(dòng)在各個(gè)時(shí)刻所處的不同狀態(tài)。2、簡諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為。①A表示簡諧運(yùn)動(dòng)的振幅。②是一個(gè)與頻率成正比的量，叫做簡諧運(yùn)動(dòng)的圓頻率。它也表示簡諧運(yùn)動(dòng)的快慢，。③代表簡諧運(yùn)動(dòng)的相位，是t＝0時(shí)的相位，稱作初相位，或初相。3、相位差如果兩個(gè)簡諧運(yùn)動(dòng)的頻率相同，其初相分別是和，當(dāng)時(shí)，它們的相位差是。 
第3節(jié) 簡諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量一、重難點(diǎn)解析1、理解振幅、周期和頻率的物理意義。（重點(diǎn)）2、理解周期和頻率的關(guān)系。（重點(diǎn)）3、用公式描述簡諧運(yùn)動(dòng)，利用公式解決問題。（難點(diǎn)）二、重點(diǎn)知識(shí)（一）簡諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力1、簡諧運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)定義：如果質(zhì)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)方向上所受的力與它偏離平衡位置位移的大小成正比，并且總是指向平衡位置，質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)就是簡諧運(yùn)動(dòng)。2、回復(fù)力的方向跟振子偏離平衡位置的位移方向相反，總是指向平衡位置，它的作用是使振子能夠回到平衡位置。3、表達(dá)式：，即回復(fù)力的大小與物體的位移大小成正比，負(fù)號(hào)表示回復(fù)力與位移方向始終相反，k是常數(shù)。對(duì)于彈簧振子，k為彈簧的勁度系數(shù)。（二）簡諧運(yùn)動(dòng)的能量1、振動(dòng)系統(tǒng)(彈簧振子)的狀態(tài)與能量的對(duì)應(yīng)關(guān)系：彈簧振子運(yùn)動(dòng)的過程就是動(dòng)能和勢能互相轉(zhuǎn)化的過程。（1）在最大位移處，勢能最大，動(dòng)能為零。（2）在平衡位置處，動(dòng)能最大，勢能最小。2、簡諧運(yùn)動(dòng)的能量特點(diǎn)：在簡諧運(yùn)動(dòng)中，振動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，而在實(shí)際運(yùn)動(dòng)中都有一定的能量損耗，因此簡諧運(yùn)動(dòng)是一種理想化的模型。3、對(duì)于彈簧勁度系數(shù)和小球質(zhì)量都一定的系統(tǒng)，振幅越大，機(jī)械能越大。 
第4節(jié) 單擺一、重難點(diǎn)解析1、理解單擺振動(dòng)的回復(fù)力。（重點(diǎn)）2、通過分析得出單擺周期公式。（重點(diǎn)）3、單擺的偏角很小時(shí)滿足簡諧運(yùn)動(dòng)的條件。（難點(diǎn)）4、掌握單擺振動(dòng)的周期公式，并能用公式解題。（難點(diǎn)）二、重點(diǎn)知識(shí)（一）單擺的回復(fù)力1、單擺：由小球和細(xì)線組成，細(xì)線的質(zhì)量與小球相比可以忽略，球的直徑和線的長度相比可以忽略，與小球受到的重力及繩的拉力相比，空氣等對(duì)它的阻力可以忽略，這樣的裝置叫做單擺。單擺是實(shí)際擺的理想化模型。2、單擺的回復(fù)力（1）回復(fù)力的來源：擺球的重力沿圓弧切線方向的分力。（2）回復(fù)力的特點(diǎn)：在偏角很小時(shí)，擺球所受的回復(fù)力與它偏離平衡位置的位移大小成正比，方向總指向平衡位置，若單擺擺長為l、擺球質(zhì)量為m，則回復(fù)力，因此單擺做簡諧運(yùn)動(dòng)。（二）單擺的周期周期公式：，即周期T與擺長l的二次方根成正比，與(單擺所在處的)重力加速度g的二次方根成反比。 
第5節(jié) 實(shí)驗(yàn)：用單擺測量重力加速度一、重難點(diǎn)解析1、理解利用單擺測量重力加速度。（重點(diǎn)）2、掌握用圖像處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法。（重點(diǎn)）3、測量擺長的準(zhǔn)確性，計(jì)時(shí)的準(zhǔn)確性，計(jì)數(shù)的準(zhǔn)確性。（難點(diǎn)）4、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法。（難點(diǎn)）二、重點(diǎn)知識(shí)（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩W(xué)會(huì)用單擺測定當(dāng)?shù)刂亓铀俣龋_熟練使用秒表。（二）實(shí)驗(yàn)器材：小金屬球、細(xì)尼龍線、鐵夾、鐵架臺(tái)、游標(biāo)卡尺、米尺、秒表。（三）實(shí)驗(yàn)原理：根據(jù)單擺周期公式，得： 。據(jù)此，只要測得擺長l和周期T，即可算出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?/span>g。（四）實(shí)驗(yàn)步驟：做單擺→測擺長→測周期→變擺長（五）數(shù)據(jù)分析1、平均值法：每改變一次擺長，將相應(yīng)的l和T代入公式中求出g值，最后求出g的平均值。2、圖像法：由得，作出圖像，即以為縱軸，以l為橫軸。其斜率，由圖像的斜率即可求出重力加速度g。六、誤差分析1、系統(tǒng)誤差：主要來源于單擺模型本身是否符合要求。即：懸點(diǎn)是否固定，擺球是否可看作質(zhì)點(diǎn)，球、線是否符合要求，擺動(dòng)是否在同一豎直平面內(nèi)以及擺長的測量是否精確等。2、偶然誤差：主要源于周期的測量誤差，應(yīng)取多個(gè)全振動(dòng)的總時(shí)間t，求平均值作為周期的測量值。七、注意事項(xiàng)1、選擇材料時(shí)應(yīng)選擇較細(xì)又不易伸長的線，長度一般在1m左右，小球應(yīng)選用密度較大的金屬球，直徑應(yīng)較小，最好不超過2 cm。2、單擺懸線的上端不可隨意卷在鐵夾的桿上，應(yīng)用鐵夾夾緊，以免擺動(dòng)時(shí)發(fā)生擺線下滑、擺長改變的現(xiàn)象。3、注意擺動(dòng)時(shí)控制擺線偏離豎直方向不超過5°。4、擺球振動(dòng)時(shí)，要使之保持在同一個(gè)豎直平面內(nèi)，不要形成圓錐擺。
第6節(jié) 受迫振動(dòng) 共振一、重難點(diǎn)解析1、受迫振動(dòng)概念的建立，掌握物體做受迫振動(dòng)的特點(diǎn)。（重點(diǎn)）2、知道共振現(xiàn)象，掌握產(chǎn)生共振的條件。（重點(diǎn)）3、受迫振動(dòng)的產(chǎn)生條件。（難點(diǎn)）4、共振產(chǎn)生的條件。（難點(diǎn)）二、重點(diǎn)知識(shí)（一）振動(dòng)中的能量損失1、固有振動(dòng)振動(dòng)系統(tǒng)在不受外力作用下的振動(dòng)叫做固有振動(dòng)，固有振動(dòng)的頻率叫做固有頻率。小球和彈簧組成了一個(gè)系統(tǒng)——彈簧振子。彈簧對(duì)于小球的作用力——回復(fù)力，是系統(tǒng)的內(nèi)力；而來源于系統(tǒng)以外的作用力，例如摩擦力或手指對(duì)小球的推力，則是外力。2、阻尼振動(dòng)當(dāng)振動(dòng)系統(tǒng)受到阻力的作用時(shí)，我們說振動(dòng)受到了阻尼。系統(tǒng)克服阻尼的作用要做功，消耗機(jī)械能，因而振幅減小，最后停下來。這種振幅逐漸減小的振動(dòng)，叫做阻尼振動(dòng)。（二）受迫振動(dòng)1、驅(qū)動(dòng)力：為了使系統(tǒng)持續(xù)振動(dòng)，作用于振動(dòng)系統(tǒng)的周期性的外力。2、受迫振動(dòng)：振動(dòng)系統(tǒng)在驅(qū)動(dòng)力作用下的振動(dòng)。3、受迫振動(dòng)的頻率：做受迫振動(dòng)的系統(tǒng)振動(dòng)穩(wěn)定后，其振動(dòng)頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，跟系統(tǒng)的固有頻率沒有關(guān)系。（三）共振現(xiàn)象及其應(yīng)用1、定義：驅(qū)動(dòng)力的頻率f等于系統(tǒng)的固有頻率f0時(shí)，受迫振動(dòng)的振幅最大的現(xiàn)象。2、共振曲線：表示受迫振動(dòng)的振幅A與驅(qū)動(dòng)力頻率f的關(guān)系圖象，圖中f0為振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率。 3、共振的應(yīng)用與防止①應(yīng)用：在應(yīng)用共振時(shí)，應(yīng)使驅(qū)動(dòng)力頻率接近或等于振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率，如轉(zhuǎn)速計(jì)、共振篩。②防止：在防止共振時(shí)，驅(qū)動(dòng)力頻率與系統(tǒng)的固有頻率相差越大越好，如部隊(duì)過橋時(shí)用便步。

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