、振动中的能量知识简析 一、单摆1、单摆:在细线的一端挂上一个小球,另一端固定在悬点上,如果线的伸缩和质量可以忽略,球的直径比线长短得多,这样的装置叫做单摆.这是一种理想化的模型,一般情况下细线(杆)下接一个小球的装置都可作为单摆.2、单摆振动可看做简谐运动的条件是:在同一竖直面内摆动,摆角 θ<100. 3、单摆振动的回复力:是重力的切向分力,不能说成是重力和拉力的合力
在平衡位置振子所受回复力是零,但合力是向心力,指向悬点,不为零
4、单摆的周期:当 l、g 一定,则周期为定值 T=2π,与小球是否运动无关.与摆球质量 m、振幅 A 都无关
其中摆长 l 指悬点到小球重心的距离,重力加速度为单摆所在处的测量值
要区分摆长和摆线长
5、小球在光滑圆弧上的往复滚动和单摆完全等同
只要摆角足够小,这个振动就是简谐运动
这时周期公式中的 l 应该是圆弧半径 R 和小球半径 r 的差
6、秒摆:周期为 2s 的单摆.其摆长约为 lm
二、振动的能量1、对于给定的振动系统,振动的动能由振动的速度决定,振动的势能由振动的位移决定,振动的能量就是振动系统在某个状态下的动能和势能的总和.2、振动系统的机械能大小由振幅大小决定,同一系统振幅越大,机械能就越大.若无能量损失,简谐运动过程中机械能守恒,做等幅振动.3、阻尼振动与无阻尼振动(1)振幅逐渐减小的振动叫做阻尼振动.(2)振幅不变的振动为等幅振动,也叫做无阻尼振动.注意:等幅振动、阻尼振动是从振幅是否变化的角度来区分的,等幅振动不一定不受阻力作用.4
受迫振动(1)振动系统在周期性驱动力作用下的振动叫做受迫振动.(2)受迫振动稳定时,系统振动的频率等于驱动力的频率,跟系统的固有频率无关.5
共振(1)当驱动力的频率等于振动系统的固有频率时,物体的振幅最大的现象叫做共振. (2)条件:驱动力的频率等于振动系统的固有频率.(3)共振曲线.