第43讲机械振动简谐运动的基本概念
机械振动——简谐运动的基本概念
旋转矢量引言：前面介绍了用数学表达式及曲线表示简谐运动中位移和时间的关系。
本节将介绍用旋转矢量表示位移和时间的关系。
引入旋转矢量的优点：1）形象地了解简谐运动的各个物理量；2）为简谐运动的合成提供了最简捷的研究方法。
一、 旋转矢量图示法：一长度为A 的矢量A在XOY 平面内绕O点沿逆时针方向旋转，其角速度为ω，在t=0时，矢量与X 轴的夹角为φ；这样的矢量称为旋转矢量。
在任意时刻，矢量A与X 轴的夹角为ϕω+ t ，A的矢端M 在轴上的投影为) cos(ϕω+=t A x 。
即：旋转矢量本身并不作简谐运动，而是旋转矢量的矢端在X 轴上的投影点在作简谐运动。
在旋转矢量的转动过程中，矢端作匀速圆周运动，此圆称为参考圆。
二、旋转矢量与简谐运动的关系：简谐振动的方程x=Acos(ωt+φ)， 根据几何学原理可以把它看作一旋转着的矢量A 在x 轴上的投影。
振幅矢量转动一周，相当于振动一个周期。
当一矢量A 绕其一端点o 以角速度ω 旋转时，另一端点在x 轴或y 轴上的投影点上将作简谐振动。
设t =0时，A 与x 轴夹角为ϕ ，t 时刻，A 转过ω t 角，则矢量端点在x 轴上投影点坐标为x =Asin （ωt+φ）。
显然投影点作简谐振动的振幅、圆频率、初相与A 矢量大小、旋转角速度、初始A 与x 轴夹角一一对应。
当然，投影点的速度和加速度也与简谐振动的速度和加速度相对应。
A ←→ 振幅 ω←→ 圆频率 φ←→ 初相位ωt+φ←→ 相位三、旋转矢量的应用： 1．作振动图(演示)：用旋转矢量A 来表示简谐振动形象直观，一目了然，在以后分析两个以上谐振动合成时十分有用和方便。
旋转矢量图及简诣运动的x-t 图2．求初相位：如图，质点在x=A/2处向右运动，3/πϕ-＝ 质点在x=A/2处向左运动，3/πϕ＝ 质点在x=-A/2处向右运动，3/2πϕ-＝质点在x=-A/2处向左运动，3/2πϕ＝ 3．可以用来求速度和加速度：矢端M 的速度与加速度大小为A v M ω=、A a M 2ω=，在X 轴上的投影为)t cos() t cos()t sin() t sin(2ϕωωϕωϕωωϕω+-=+-=+-=+=A a a A v v M M －4．振动的合成(第6节内容)例：一个质点沿x 轴作简谐运动，振幅A=0.06m ，周期T=2s ，初始时刻质点位于x 0=0.03m 处且向x 轴正方向运动。
简谐运动知识点总结笔记
简谐运动知识点总结笔记一、简谐运动的基本概念1. 简谐运动的定义简谐运动是指物体沿着直线或者绕着某个固定轴线作往复振动的运动。
简谐运动有其特定的数学描述和物理规律，可以用简单的正弦或余弦函数来描述物体的运动规律。
2. 简谐运动的特点简谐运动具有周期性、相位一致、振幅恒定、运动轨迹为直线或圆周等特点。
对于弹簧振子、单摆等物体的振动运动都可以看作是简谐运动。
3. 简谐运动的数学描述简谐运动可以用如下的数学公式来描述：\[x(t) = A \cdot sin(\omega t + \phi)\]其中，\(x(t)\)表示物体在t时刻的位置，A表示振幅，\(\omega\)表示角频率，\(\phi\)表示初相位。
通过这个公式可以很清晰地描述出物体的振动规律。
二、简谐运动的基本物理规律1. 简谐运动的力学规律根据牛顿第二定律，对于简谐运动的物体，其受力与位移成正比。
设物体的位移函数为x(t)，则其受力与位移的关系可以表示为\[F = -kx(t)\]其中，k为弹簧或摆的劲度系数，代表着弹簧或摆的刚度。
这个公式也被称为胡克定律，描述了弹簧振子的特点。
2. 简谐运动的能量规律对于简谐运动物体，其动能和势能之和保持不变。
设物体的位移函数为x(t)，则其动能和势能可以表示为\[E = \frac{1}{2}m\omega^2A^2\]其中，m为物体的质量，\(\omega\)为角频率，A为振幅。
这个公式说明了简谐运动物体能量的守恒规律。
三、简谐运动的应用弹簧振子是最常见的简谐运动的例子，它的振动规律可以很好地用简谐运动的公式来描述。
由于弹簧振子的周期性和稳定性，因此在各个领域都有广泛的应用，比如钟表的摆动、汽车的避震器等。
2. 单摆单摆也是一个常见的简谐运动的例子，它的振动规律同样可以用简谐运动的公式来描述。
由于单摆的周期与摆长和重力加速度有关，因此可以通过单摆来测量重力加速度等物理量。
单摆也常用作物理实验中的展示装置。
简谐振动的概念
简谐振动的概念
简谐运动随时间按余弦（或正弦）规律的振动，或运动。
又称简谐振动。
简谐运动是最基本也最简单的机械振动。
当某物体进行简谐运动时，物体所受的力跟位移成正比，并且总是指向平衡位置。
它是一种由自身系统性质决定的周期性运动。
（如单摆运动和弹簧振子运动）实际上简谐振动就是正弦振动。
故此在无线电学中简谐信号实际上就是正弦信号。
扩展资料
简谐振动位移公式：x=Asinωt
简谐运动恢复力：F=-KX=-md^2x/dt^2=-mω^2x
ω^2=K/m
简谐运动周期公式：T=2π/ω=2π(m/k)^1/2
如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图像（x-t图像）是一条正弦曲线，这样的振动叫做简谐运动。
R是匀速圆周运动的半径，也是简谐运动的振幅；ω是匀速圆周运动的角速度，也叫做简谐运动的圆频率,ω=√(k/m)；
φ是t=0时匀速圆周运动的物体偏离该直径的角度(逆时针为正方向)，叫做简谐运动的初相位。
在t时刻，简谐运动的位移x=Rcos(ωt+φ)，简谐运动的速度v=-ωRsin(ωt+φ)，简谐运动的加速度a=-(ω^2)Rcos(ωt+φ),这三个式子叫做简谐运动的方程。
机械振动和简谐振动
机械振动和简谐振动机械振动是自然界和工程实践中常见的现象，而简谐振动则是机械振动中最为基本和重要的模型。
本文将介绍机械振动和简谐振动的概念、特点以及一些应用。
一、机械振动的概念和特点机械振动是物体围绕平衡位置做周期性的往复运动。
它可以是机械系统中的部件振动，也可以是整个机械系统的振动。
机械振动往往由质点或弹簧等弹性元件的弹力引起。
其特点如下：1. 周期性：机械振动的运动是周期性的，当物体围绕平衡位置做一次完整的往复运动后又回到同样的位置和状态。
这一周期性使得机械振动具有可预测性和可重复性。
2. 频率：机械振动的频率是其运动的重要特征，代表了单位时间内振动的次数。
频率与振动周期的倒数成正比，可以通过实验或计算得到。
3. 幅度：机械振动的幅度代表了振动的最大位移或最大速度。
幅度与振动的能量大小相关，可以通过实验或计算得到。
4. 阻尼和驱动力：机械振动中常常存在阻尼和外加驱动力。
阻尼消耗了振动的能量，而驱动力则为物体提供了能量，影响了振动的稳定性和特性。
5. 谐振现象：在机械振动中，当外加力的频率接近物体的固有频率时，会出现谐振现象。
谐振时，振动幅度最大，能量传递效率高。
二、简谐振动的概念和特点简谐振动是机械振动中最简单的一种形式，其模型假设了无阻尼和驱动力的作用。
简谐振动具有以下特点：1. 一维振动：简谐振动在物理模型中往往被假设为一维振动，即物体围绕一个平衡位置在一条直线上往复振动。
2. 束缚性：简谐振动在一个有限范围内进行，物体保持在某个平衡位置附近做往复运动，不会无限制地扩散或发散。
3. 固有频率：简谐振动的频率与物体的固有特性有关，而与外界的驱动力无关。
物体的固有频率可以通过实验或计算得到。
4. 振幅和相位：简谐振动的振幅和相位是其两个重要的参数。
振幅代表振动的最大位移或速度，而相位则代表振动的位置关系。
5. 能量守恒：在简谐振动中，能量在势能和动能之间周期性转换，总能量保持不变，体现了能量守恒定律。
机械振动基本概念与特性
机械振动基本概念与特性一、引言机械振动是指物体在作用力下发生周期性的来回运动。
它是机械工程中的重要研究领域，对于设计和优化机械系统具有重要意义。
本文将介绍机械振动的基本概念与特性，以帮助读者更好地理解和应用振动学知识。
二、振动的基本概念1. 振动的定义振动是指物体相对于平衡位置以一定频率和幅度进行的周期性来回运动。
振动的频率表示单位时间内振动的次数，通常用赫兹（Hz）来表示。
振动的幅度则表示物体离开平衡位置的最大偏移量。
2. 振动的周期与频率振动的周期是指物体完成一次完整振动所需的时间，通常用秒（s）来表示。
频率则是指单位时间内振动的次数，其倒数即为周期的倒数。
频率和周期之间的关系可以用公式f=1/T表示，其中f表示频率，T表示周期。
3. 振动的幅度与振幅振动的幅度是指物体相对于平衡位置的最大偏移量。
振幅则是指振动的幅度的绝对值，即振动的最大偏移量的正值。
三、振动的特性1. 振动的阻尼振动的阻尼是指振动系统受到的阻力或摩擦力的影响，导致振动能量逐渐减小。
阻尼可以分为无阻尼、欠阻尼和过阻尼三种情况。
无阻尼指振动系统没有受到任何阻力或摩擦力的影响，振动能量保持不变。
欠阻尼指振动系统受到一定阻力或摩擦力的影响，但振动能量仍然保持在一定范围内。
过阻尼指振动系统受到较大的阻力或摩擦力的影响，振动能量迅速减小，振动过程较为缓慢。
2. 振动的共振共振是指振动系统在受到外力作用下，振幅不断增大的现象。
当外力的频率与系统的固有频率相等或接近时，共振现象最为明显。
共振可以使振动系统的能量传递更加高效，但也可能导致系统的破坏。
3. 振动的谐振谐振是指振动系统在受到外力作用下，振幅达到最大的状态。
当外力的频率与系统的固有频率完全相等时，谐振现象最为明显。
谐振可以使振动系统的能量传递更加高效，但也可能导致系统的破坏。
四、应用与展望机械振动的研究在许多领域都有重要的应用，如机械工程、航空航天、汽车工程等。
通过对振动特性的研究，可以优化机械系统的设计，提高系统的稳定性和工作效率。
简谐运动与振动
简谐运动与振动简谐运动与振动是物理学中重要的概念，它们在我们日常生活和科学研究中都有广泛应用。
本文将介绍简谐运动与振动的定义、特点、数学描述以及一些实际应用。
一、简谐运动的定义与特点简谐运动是指物体在一个恢复力作用下以一定的频率周期性地来回振动。
其特点主要包括：1. 恢复力与位移成正比，反向相反；2. 运动轨迹为直线、圆弧或部分圆；3. 周期恒定，运动速度和加速度变化与时间成正弦关系。
二、简谐运动的数学描述简谐运动可以通过以下的数学模型进行描述。
设物体的位置为x，振动周期为T，角频率为ω，初相位为φ，振幅为A。
则物体的位移可以表示为x = A*sin(ωt + φ)。
其中，sin为正弦函数，t代表时间。
三、简谐运动与振动的实际应用简谐运动与振动在我们的生活和科学研究中有着广泛的应用。
以下是一些实际应用的例子。
1. 弹簧振子：弹簧振子是简谐运动的典型例子。
当给弹簧振子施加一个外力后，它会围绕平衡位置进行振动，而且振动的周期是恒定的。
弹簧振子在钟表中的应用、音叉的振动等方面都有重要作用。
2. 机械振动：在机械工程中，简谐振动被广泛应用于结构的设计和优化。
比如，建筑物在受到地震或风力作用时会发生振动，通过研究简谐振动的特性，可以更好地设计抗震结构和减小振动对建筑物的影响。
3. 电子振荡器：在电子技术中，简谐振动是电路中振荡器的基础。
振荡器可以产生稳定的频率信号，广泛应用于通信、雷达、计算机等领域。
4. 分子振动：分子在化学反应和材料科学中的振动也可以用简谐振动的模型来描述。
通过研究分子的振动频率和模式，我们可以揭示分子的结构和性质，进而推动新材料的研发和应用。
综上所述，简谐运动与振动是物理学中重要的概念，它们不仅在理论研究中有着重要地位，而且在各个领域的实际应用中也发挥着重要作用。
对于科学研究和生活中的诸多问题，理解和应用简谐运动与振动的原理将有助于我们更好地理解和解决问题。
高中物理选修34知识点机械振动与机械波解析
机械振动与机械波简谐振动一、学习目标1.了解什么是机械振动、简谐运动2.正确明白得简谐运动图象的物理含义，明白简谐运动的图象是一条正弦或余弦曲线。
二、知识点说明1.弹簧振子(简谐振子)：(1)平稳位置：小球偏离原先静止的位置；(2)弹簧振子：小球在平稳位置周围的往复运动，是一种机械运动，如此的系统叫做弹簧振子。
(3)特点：一个不考虑摩擦阻力，不考虑弹簧的质量，不考虑振子的大小和形状的理想化的物理模型。
2.弹簧振子的位移—时刻图像弹簧振子的s—t图像是一条正弦曲线，如下图。
3.简谐运动及其图像。
(1)简谐运动：若是质点的位移与时刻的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图像(x-t图像)是一条正弦曲线，如此的振动叫做简谐运动。
(2)应用：心电图仪、地震仪中绘制地震曲线装置等。
三、典型例题例1：简谐运动属于以下哪一种运动( )A．匀速运动 B．匀变速运动C．非匀变速运动 D．机械振动解析：以弹簧振子为例，振子是在平稳位置周围做往复运动，而且平稳位置处合力为零，加速度为零，速度最大．从平稳位置向最大位移处运动的进程中，由F＝－kx可知，振子的受力是转变的，因此加速度也是转变的。
故A、B错，C正确。
简谐运动是最简单的、最大体的机械振动，D正确。
答案：CD简谐运动的描述一、学习目标1．明白简谐运动的振幅、周期和频率的含义。
2．明白振动物体的固有周期和固有频率，并正确明白得与振幅无关。
二、知识点说明1.描述简谐振动的物理量，如下图：(1)振幅：振动物体离开平稳位置的最大距离，。
(2)全振动：振子向右通过O点时开始计时，运动到A，然后向左回到O，又继续向左达到，以后又回到O，如此一个完整的振动进程称为一次全振动。
(3)周期：做简谐运动的物体完成一次全振动所需要的时刻，符号T表示，单位是秒(s)。
(4)频率：单位时刻内完成全振动的次数，符号用f表示，且有，单位是赫兹(Hz)，。
(5)周期和频率都是表示物体振动快慢的物理量，周期越小，频率越大，振动越快。
简谐振动的基本概念
简谐振动的基本概念简谐振动是物理学中的重要概念，用以描述一类具有特殊运动规律的系统。
它在各个领域的应用广泛，例如机械振动、电路振动和量子力学等。
本文将从简谐振动的定义、特点以及数学表达等方面对其基本概念进行阐述。
定义简谐振动，顾名思义，是指系统在某一平衡位置附近以一定频率和振幅围绕平衡位置做往复运动的现象。
它可以用一个简单的数学模型来描述，即一个势能函数呈正比于质点与平衡位置距离的二次函数。
典型的例子包括弹簧振子和单摆等。
特点简谐振动的主要特点可以总结为以下几点：1. 周期性：简谐振动的运动是周期性的，即在相同时间间隔内重复出现相同的运动状态。
2. 等幅振动：简谐振动的振幅保持不变，即在整个过程中质点偏离平衡位置的距离始终保持一致。
3. 同频振动：简谐振动的频率固定，即在任意时刻的振动频率都是相同的。
4. 简谐运动方程：简谐振动的运动可以由简谐运动方程来描述，该方程是一个二阶线性微分方程。
数学表达数学上，简谐振动可以用以下公式来表示：x = A * sin(ωt + φ)其中，x表示质点距离平衡位置的位移，A表示振幅，ω表示角频率，t表示时间，φ表示初相位。
应用领域简谐振动在各个领域均有广泛应用，例如：1. 机械振动：在机械工程中，简谐振动常常用于描述弹簧振子、摆锤等系统的运动特性，为设计和优化振动系统提供了重要的理论基础。
2. 电路振动：在电路理论中，简谐振动可以描述电感和电容之间的交互作用，例如LC振荡电路和谐振电路等。
3. 量子力学：在量子力学中，简谐振动是许多物理系统的基本特征，例如原子和分子中的振动模式，通过简谐振动模型可以更好地理解和解释量子力学现象。
总结简谐振动作为一种具有特殊运动规律的系统，其基本概念及数学表达在物理学领域中占据重要地位。
了解简谐振动的定义、特点以及数学表达有助于理解和应用其相关原理。
值得注意的是，简谐振动模型虽然简单，但在实际应用中需要注意系统的非线性因素及更复杂实际情况的考虑，以获得更准确的运动描述和预测。
机械振动和简谐运动
机械振动和简谐运动机械振动是指物体围绕平衡位置做周期性的来回摆动或震动运动。
而简谐运动是一种特殊的机械振动，它遵循简谐规律，即物体的加速度与到平衡位置的距离成正比，方向相反。
本文将深入探讨机械振动和简谐运动的原理、特性以及应用。
一、机械振动的原理机械振动是由于物体受到外力的作用而做周期性运动。
当物体受到外力推动或扰动时，会发生位移、速度和加速度的变化，从而形成振动运动。
机械振动的原理包括弹性恢复力和阻尼力。
1. 弹性恢复力弹性恢复力是导致振动的主要力量。
当物体发生位移时，如果存在恢复力使其向平衡位置回归，就会产生周期性的振动。
弹性恢复力遵循胡克定律，即恢复力与位移成正比。
2. 阻尼力除了弹性恢复力，振动运动还会受到阻尼力的影响。
阻尼力是由摩擦或其他阻碍物体运动的因素引起的，它会减弱振动的幅度和频率。
二、简谐运动的特性简谐运动是一种理想化的振动运动，具有以下特性：1. 平衡位置与振幅在简谐运动中，物体的平衡位置是振动的中心位置，振幅是物体离开平衡位置的最大位移距离。
2. 周期与频率简谐运动具有恒定的周期性和频率。
周期是振动完成一个完整往复运动所需的时间，频率是单位时间内完成的振动次数。
3. 加速度与位移的关系根据简谐运动的规律，物体的加速度与位移成正比，方向相反。
加速度最大值出现在平衡位置两侧的最大位移处，而在平衡位置的位移为零，加速度也为零。
4. 能量转换与守恒简谐运动过程中，物体的动能和势能会不断转化。
当物体位移最大时，动能最大，而当物体位移为零时，势能最大。
整个过程中，机械能保持不变。
三、机械振动的应用机械振动作为一种常见的物理现象，具有广泛的应用。
以下是几个常见的机械振动应用：1. 振动传感器振动传感器可以检测物体的振动状态，并将其转化为电信号。
它在工业生产、航空航天等领域具有重要作用，可用于监测设备的运行状况和诊断故障。
2. 摆钟摆钟利用物体的机械振动实现时间测量。
当钟摆摆动时，其周期可用于计时，摆钟被广泛应用于家庭和公共场所。
简谐运动 机械振动课件
2 受迫振动
受到外力的周期性或非周期性的干扰振动。
3 阻尼振动
介质内部有无规则的摩擦力作用下的振动。
简谐振动的特点
1 周期性
振动过程在相同的时间间 隔内重复发生。
2 单频率
振动具有唯一的频率。
3 叠加原理
多个简谐振动可以叠加成 一个复合振动。
简谐振动的例子
摆锤
摆锤的运动是一个典型的简谐振动。
弹簧质点振动
弹簧与质点的振动也是简谐振动的一个例子。
简谐振动的公式推导
位移表达式
如x = A * cos(ωt + φ)。
速度表达式
如v = -A * ω * sin(ωt + φ)。
加速度表达式
如a = -A * ω^2 * cos(ωt + φ)。
简谐振动与波动的联系
简谐运动 械振动ppt课 件
这个课件将介绍简谐运动的定义、机械振动的分类、简谐振动的特点、简谐 振动的例子、简谐振动的公式推导、简谐振动与波动的联系以及简谐运动在 实际中的应用。
简谐运动的定义
简谐运动是指物体在作往复振动时，其加速度与位移成正比，方向相反，并且恒定不变。
机械振动的分类
1 自由振动
简谐振动是波动的一种特殊情况，波动是相邻质点进行的周期性的振动。
简谐运动在实际中的应用
1
钟摆
钟摆的运动采用了简谐振动的原理。
2
弹簧秤
弹簧秤利用了弹簧与质点的简谐振动关系来测量物体的质量。
3
乐器演奏
乐器演奏中的音调是通过调整弦或气柱的简谐振动频率来产生的。
简谐运动知识点总结公式
简谐运动知识点总结公式简谐运动有许多相应的重要知识点，包括运动的基本概念和公式、振动能量的变化、图示、力的解析和叠加、波的运动、受阻简谐振动等。
下面是这些知识点的总结：一、运动的基本概念和公式1. 简谐运动的特征简谐运动有几个基本特征，包括周期、频率、振幅和相位等。
其中，周期是指物体完成一次完整的往复振动所需要的时间；频率是指单位时间内完成振动的次数；振幅是指简谐振动最大偏离平衡位置的距离；相位是指在一定时间内，振动物体所处的位置。
这些特征可以用公式表示：T=1/f，f=1/T，A表示振幅，ω表示角频率，θ表示相位。
这些特征对于描述简谐振动的特性非常重要。
2. 运动的方程简谐运动的方程可以用不同的形式表示。
对于弹簧振子，其运动方程为x=Acos(ωt+φ)，其中x表示振动物体的位移，A表示振幅，ω表示角频率，t表示时间，φ表示初相位。
这个方程描述了振动物体的位置随时间的变化。
对于单摆，其运动方程为θ=Asin(ωt+φ)，其中θ表示单摆的偏角，A表示振幅，ω表示角频率，t表示时间，φ表示初相位。
这个方程描述了单摆的偏角随时间的变化。
这些方程对于分析简谐振动的运动规律非常重要。
二、振动能量的变化1. 动能和势能在简谐振动中，振动物体的能量包括动能和势能两部分。
动能是由于振动物体的运动而产生的能量，可以用公式K=(1/2)mv^2表示；势能是由于振动物体的位置而产生的能量，可以用公式U=(1/2)kx^2表示。
在振动过程中，动能和势能之间会相互转化，它们之和始终保持不变。
这些概念对于分析简谐振动的能量变化非常重要。
2. 振动能量的变化在简谐振动中，振动物体的能量会随着时间变化。
当振动物体在平衡位置附近往返运动时，动能和势能会交替增加和减小；当振动物体达到最大偏离位置时，动能最大而势能最小；当振动物体通过平衡位置时，动能最小而势能最大。
这些变化可以用图示表示，对于理解简谐振动的能量变化有很大帮助。
三、力的解析和叠加1. 恢复力简谐运动的物体受到恢复力的作用，恢复力的大小与物体偏离平衡位置的距离成正比，方向与偏离方向相反。
物理简谐运动知识点总结
物理简谐运动知识点总结简谐运动是物理学中一个非常重要的概念，它是许多物理现象的基础，包括机械振动、电磁振动等。
本文将对简谐运动的定义、特点、方程、能量、受力分析等知识点进行总结，希望能够帮助读者更好地理解简谐运动。
首先，我们来看一下简谐运动的定义。
简谐运动是指物体在运动过程中，其加速度与位移成正比，且方向相反，且加速度与位移的关系为线性关系。
也就是说，简谐运动的加速度是一个常数乘以位移的负数，即a = -ω^2x。
其中，a代表加速度，x代表位移，ω代表角频率。
接下来，我们来讨论简谐运动的特点。
简谐运动有以下几个特点：1. 简谐运动的周期是固定的。
无论位移大小如何，简谐运动的周期都是一样的，与振动的幅度无关。
2. 简谐运动的周期与频率呈倒数关系。
频率是指单位时间内振动的次数，周期是振动完成一个完整循环所需的时间，它们之间满足T = 1/f。
3. 简谐运动的位移、速度、加速度之间存在固定的相位关系。
也就是说，它们之间的相位差是固定的，这一点对于描述简谐运动的特点非常重要。
4. 简谐运动的加速度与位移成正比，且方向相反。
这意味着当物体位移到正方向时，加速度是负的，位移到负方向时，加速度是正的，符合简谐运动的特性。
接下来，我们来探讨简谐运动的方程。
简谐运动的位移方程可以表示为x(t) =A*cos(ωt+φ)。
其中，x(t)代表位移，A代表振幅，ω代表角频率，φ代表相位差，t代表时间。
简谐运动的速度和加速度方程分别可以表示为v(t) = -A*ω*sin(ωt+φ)和a(t) = -A*ω^2*cos(ωt+φ)。
另外，我们需要了解简谐运动的能量。
简谐运动的总能量等于动能加势能，可以表示为E = 1/2kA^2，其中E代表总能量，k代表弹簧的劲度系数，A代表振幅。
这个公式告诉我们，简谐运动的总能量是与振幅的平方成正比的。
最后，我们来分析一下简谐运动的受力。
简谐运动的受力包括弹性力和阻尼力。
弹性力是指弹簧对物体的恢复力，它的大小与位移成正比，方向与位移方向相反。
机械振动与简谐运动的关系
机械振动与简谐运动的关系1. 前言嗨，朋友们，今天咱们来聊聊一个听上去有点高深，但其实特别有趣的话题——机械振动和简谐运动的关系。
别担心，咱们不会用什么高大上的专业术语，而是用最简单的语言来捋一捋这两个概念之间的关系。
就像一杯热腾腾的奶茶，暖心又简单。
要知道，这两者的关系就像是老友记里的那些角色，互相依赖、互相影响，缺一不可。
2. 机械振动：动起来的感觉2.1 机械振动的基本概念首先，我们得弄清楚什么是机械振动。
简单来说，机械振动就是物体在平衡位置附近来回摆动的现象。
你想象一下，一个秋千，风一吹，它就摇摇晃晃，正好是机械振动的经典案例。
就像人们在公园里，坐在秋千上，嬉笑打闹，感觉仿佛时间都停了。
哈哈，虽然摇得晕头转向，但这就是振动的魅力。
2.2 机械振动的例子再举个例子，想想一根琴弦。
当你拨动它的时候，琴弦就开始振动，发出悦耳的音符。
其实，机械振动无处不在，从你每天走路时脚步的节奏，到你敲桌子时的节拍，都是在演绎着振动的精彩。
没错，振动就是这么普遍，像是生活中的调味品，给我们带来各种各样的感觉。
3. 简谐运动：有规律的舞蹈3.1 简谐运动的基本概念那么，简谐运动又是个啥呢？它是一种特殊的机械振动。
简单来说，简谐运动就是物体在某个平衡位置附近，以固定的频率和幅度来回摆动的运动。
你可以把它想象成一个人正在跳舞，随着音乐的节拍而摇摆，既有节奏又有韵律，动得恰到好处，简直就是优雅的化身。
3.2 简谐运动的特点而且，简谐运动的一个特点就是它的规律性。
它像个守时的小伙伴，每次摆动的时间都是一样的，简直让人想起了那些一丝不苟的钟表。
你想，如果时间一直乱七八糟，那生活该多混乱呀！所以，简谐运动的规律性让我们的世界变得有序，真是不可或缺。
4. 机械振动与简谐运动的关系4.1 它们之间的联系好了，接下来咱们聊聊机械振动和简谐运动的关系。
其实，简谐运动可以看作是机械振动中的一员，或者说是“精英”。
换句话说，并不是所有的机械振动都是简谐运动，但所有的简谐运动都是机械振动。
机械振动——简谐运动的基本概念
式中的比例系数k为弹簧的劲度系数（Stiffness），它反映弹簧的固有性质，负号表示力的方向与位移的方向相反，它是始终指向平衡位置的。离平衡位置越远，力越大；在平衡位置力为零，物体由于惯性继续运动。这种始终指向平衡位置的力称为回复力。
2．动力学方程及其解
根据牛顿第二定律，
f=ma
可得物体的加速度为
对于给定的弹簧振子，m和k均为正值常量，令
则上动的微分方程。
三、简谐运动的运动学特征：
1．简谐振动的表达式（运动学方程）
简谐运动的微分方程的解具有正弦、余弦函数或指数形式。我们采用余弦函数形式，即
这就是简谐运动的运动学方程，式中A和φ是积分常数。
说明：
1）简谐运动不仅是周期性的，而且是有界的，只有正弦函数、余弦函数或它们的组合才具有这种性质，这里我们采用余弦函数。
定义：物体在2π秒时间内所作的完全振动的次数，用ω表示，单位为弧度/秒(rad. s-1或s-1)。
说明：
1）简谐运动的基本特性是它的周期性；
2）周期、频率或圆频率均有振动系统本身的性质所决定，故称之为固有周期、固有频率或固有圆频率。
3）对于弹簧振子， ， ， 。
4）简谐运动的表达式可以表示为
三、相位(Phase)—反映振动的状态
物体在B、C之间来回往复运动。
结论：物体作简谐运动的条件：
物体的惯性——阻止系统停留在平衡位置
作用在物体上的弹性力——驱使系统回复到平衡位置
二、弹簧振子的动力学特征：
1．线性回复力
分析弹簧振子的受力情况。取平衡位置O点为坐标原点，水平向右为X轴的正方向。由胡克定律可知，物体m(可视为质点)在坐标为x(即相对于O点的位移)的位置时所受弹簧的作用力为
高考物理知识点之机械振动与机械波
精品基础教育教学资料，仅供参考，需要可下载使用！高考物理知识点之机械振动与机械波考试要点基本概念一、简谐运动的基本概念1．定义物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总指向平衡位置的回复力的作用下的振动，叫简谐运动。
表达式为：F= -kx（1）简谐运动的位移必须是指偏离平衡位置的位移。
也就是说，在研究简谐运动时所说的位移的起点都必须在平衡位置处。
（2）回复力是一种效果力。
是振动物体在沿振动方向上所受的合力。
（3）“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）（4）F=-kx是判断一个振动是不是简谐运动的充分必要条件。
凡是简谐运动沿振动方向的合力必须满足该条件；反之，只要沿振动方向的合力满足该条件，那么该振动一定是简谐运动。
2．几个重要的物理量间的关系要熟练掌握做简谐运动的物体在某一时刻（或某一位置）的位移x、回复力F、加速度a、速度v这四个矢量的相互关系。
（1）由定义知：F∝x，方向相反。
（2）由牛顿第二定律知：F∝a，方向相同。
（3）由以上两条可知：a∝x，方向相反。
（4）v 和x 、F 、a 之间的关系最复杂：当v 、a 同向（即 v 、 F 同向，也就是v 、x 反向）时v 一定增大；当v 、a 反向（即 v 、 F 反向，也就是v 、x 同向）时，v 一定减小。
3．从总体上描述简谐运动的物理量振动的最大特点是往复性或者说是周期性。
因此振动物体在空间的运动有一定的范围，用振幅A 来描述；在时间上则用周期T 来描述完成一次全振动所须的时间。
（1）振幅A 是描述振动强弱的物理量。
（一定要将振幅跟位移相区别，在简谐运动的振动过程中，振幅是不变的而位移是时刻在改变的）（2）周期T 是描述振动快慢的物理量。
（频率f =1/T 也是描述振动快慢的物理量）周期由振动系统本身的因素决定，叫固有周期。
机械振动之简谐振动
机械振动之简谐振动简介机械振动是物体围绕平衡位置做周期性的运动。
其中，简谐振动是一种特殊的机械振动，其运动规律可以用简单的数学公式进行描述。
简谐振动在物理学中具有重要的应用，可以用于研究弹簧、天平、钟摆等各种振动系统。
简谐振动的定义简谐振动是指系统在恢复力作用下，以固有频率围绕平衡位置做频率保持不变的周期性运动。
简谐振动可以用以下的数学表达式来描述：x(t) = A * cos(ωt + φ)其中，x(t)代表位移，A代表振幅，ω代表角频率，t代表时间，φ代表相位。
振动系统的简谐振动机械振动系统可以通过简谐振动来描述其运动规律。
一个典型的振动系统包括质量、弹簧和阻尼器。
质量与弹簧连接，当弹簧发生变形时，会产生恢复力，使质量做周期性的振动。
阻尼器则会减小振动系统的振幅。
例子：弹簧振子弹簧振子是一个经典的简谐振动系统。
它由一个质量与弹簧相连组成，可以进行自由振动。
弹簧振子的运动方程可以用以下的形式来表达：m * d^2x/dt^2 = -k * x其中，m代表质量，x代表位移，k代表弹簧常数。
弹簧振子的解析解为：x(t) = A * cos(ωt + φ)其中，角频率ω和振幅A可以通过以下公式计算得到：ω = sqrt(k/m)A = x(0)弹簧振子的周期T和频率f可以通过以下公式计算得到：T = 2π/ωf = 1/T相关参数解释•位移(x)：物体离开平衡位置的距离。
•振幅(A)：位移的最大值，即振动的最远距离。
•角频率(ω)：振动的角速度，单位为弧度/秒。
•相位(φ)：振动在某一时刻与参考位置之间的偏移。
•周期(T)：振动完成一个完整周期所需要的时间。
•频率(f)：振动单位时间内完成的周期数。
简谐振动在物理学的研究中具有广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域：工程•悬挂桥梁的振动分析：通过简谐振动的理论，可以分析悬挂桥梁的振动频率，以避免共振现象的发生。
•机械零件的设计：通过对机械零件的简谐振动特性的研究，可以优化设计，提高机械性能。
高中物理机械振动、机械波知识要点
高中物理机械振动、机械波知识要点1、简谐运动、振幅、周期和频率的概念（1）简谐运动：物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总指向平衡位置的回复力的作用下的振动。
特征是：，。
（2）简谐运动的规律：①在平衡位置：速度最大、动能最大、动量最大；位移最小、回复力最小、加速度最小。
②在离开平衡位置最远时：速度最小、动能最小、动量最小；位移最大、回复力最大、加速度最大。
③振动中的位移x都是以平衡位置为起点的，方向从平衡位置指向末位置，大小为这两位置间的直线距离。
加速度与回复力、位移的变化一致，在两个“端点”最大，在平衡位置为零，方向总是指向平衡位置。
（3）振幅A：振动物体离开平衡位置的最大距离称为振幅。
它是描述振动强弱的物理量。
它是标量。
（4）周期T和频率f：振动物体完成一次全振动所需的时间称为周期T，它是标量，单位是秒；单位时间内完成的全振动的次数称为振动频率，单位是赫兹（Hz）。
周期和频率都是描述振动快慢的物理量，它们的关系是：T=1/f。
2、单摆的概念（1）单摆的概念：在细线的一端拴一个小球，另一端固定在悬点上，线的伸缩和质量可忽略，线长远大于球的直径，这样的装置叫单摆。
（2）单摆的特点：①单摆是实际摆的理想化，是一个理想模型；②单摆的等时性，在振幅很小的情况下，单摆的振动周期与振幅、摆球的质量等无关；③单摆的回复力由重力沿圆弧方向的分力提供，当最大摆角时，单摆的振动是简谐运动，其振动周期T=。
（3）单摆的应用：①计时器；②测定重力加速度g，g=。
3、受迫振动和共振（1）受迫振动：物体在周期性驱动力作用下的振动，其振动频率和固有频率无关，等于驱动力的频率；受迫振动是等幅振动，振动物体因克服摩擦或其它阻力做功而消耗振动能量刚好由周期性的驱动力做功给予补充，维持其做等幅振动。
（2）共振：①共振现象：在受迫振动中，驱动力的频率和物体的固有频率相等时，振幅最大，这种现象称为共振。
②产生共振的条件：驱动力频率等于物体固有频率。
物理简谐运动概念总结归纳
物理简谐运动概念总结归纳物理中的简谐运动是指系统围绕平衡位置做来回往复运动的运动形式。
简谐运动可以在许多物理学领域中被观察到，包括机械振动、光学、电磁振荡等。
本文将对物理简谐运动的概念进行总结归纳。
1. 概念介绍简谐运动是在合适的条件下，物体相对平衡位置做来回往复运动的现象。
其基本特征是物体所受恢复力与物体偏离平衡位置的位移成正比，并且方向与位移方向相反。
例如，弹簧振子和摆锤都可以被视为简谐运动。
2. 特征参数简谐运动的特征参数包括振幅、周期、频率和角频率。
振幅是指物体运动时偏离平衡位置的最大位移量；周期是指物体完成一个完整往复运动所需要的时间；频率是指单位时间内物体完成的往复运动次数；角频率是频率的2π倍。
3. 动力学描述对于简谐振动，动力学描述可以通过牛顿第二定律进行。
根据牛顿第二定律，物体所受合力与加速度成正比。
在简谐振动中，弹簧振子的恢复力和摆锤的重力等恢复力可以视为合力，因此可以将简谐振动描述为 a = -ω²x，其中 a 是加速度，x 是位移，ω 是角频率。
4. 数学表达简谐运动可以用正弦或余弦函数来表示。
例如，x = A sin(ωt + φ) 或x = A cos(ωt + φ)，其中 A 是振幅，ω 是角频率，t 是时间，φ 是初相位。
这些数学表达式可以帮助我们计算简谐运动的各个参数。
5. 能量变化在简谐振动中，动能和势能之间存在着转换和平衡。
物体在通过平衡位置时，动能达到最大值，而势能达到最小值。
反之，物体在最大位移两侧时，势能较大而动能较小。
此外，简谐振动的总机械能（动能和势能之和）在没有外力耗散的情况下是守恒的。
6. 复数形式在分析简谐振动时，常常使用复数形式来进行描述。
由欧拉公式得到的复数形式可以简化一些运算。
通过使用复数形式，我们可以更方便地计算相位差、合成运动等问题。
7. 简谐振动的应用简谐振动在许多领域都有广泛的应用。
在机械振动中，简谐振动可以用来描述弹簧振子、摆锤等系统。
简谐运动概念
O→A
逐渐增大 方向： 方向：O→A 逐渐增大 方向： 方向：A→O 逐渐增大 方向： 方向：A→O 逐渐减少 方向： 方向：O→A
位移 回复力 加速度 速度
逐渐减少 方向： 方向：A→O 逐渐减少 方向： 方向：A→O 逐渐增大 方向： 方向：A→O
振子的 运动
物
A→O
逐渐减少 方向： 方向：O→A
O→B
逐渐增大 方向： 方向：O→B 逐渐增大 方向： 方向：B→O 逐渐增大 方向： 方向：B→O 逐渐减少 方向： 方向：O→B
B→O
逐渐减少 方向： 方向：O→B 逐渐减少增大 方向： 方向：B→O
简谐运动必记知识
1：重点概念 ：
（1）机械振动：物体在某一中心位置两侧所做的往复运动。 ）机械振动：物体在某一中心位置两侧所做的往复运动。 （2）回复力：振动物体受到的使振动物体回到平衡位置的作用力，它的方向总 ）回复力：振动物体受到的使振动物体回到平衡位置的作用力， 是指向平衡位置。 是指向平衡位置。 （3）平衡位置：是振动物体所受回复力等于零的位置。 ）平衡位置：是振动物体所受回复力等于零的位置。 （4）位移：是从平衡位置指向某一位置的有向线段。 ）位移：是从平衡位置指向某一位置的有向线段。 （5）简谐运动：物体在跟位移大小成正比，并且总是指向平衡位置的回复力 ）简谐运动：物体在跟位移大小成正比， 作用下的振动叫做简谐运动。 作用下的振动叫做简谐运动。
2：基本规律 ： 胡克定律：在弹簧发生弹性形变时，弹簧所受的弹力跟弹簧的形变量成正比。 胡克定律：在弹簧发生弹性形变时，弹簧所受的弹力跟弹簧的形变量成正比。 F = k x
3：弹簧振子在一次全振动过程中，其位移，回复力，加速度，速度的变化如下 ：弹簧振子在一次全振动过程中，其位移，回复力，加速度， 表所示
第43讲机械振动简谐运动的基本概念
第43讲机械振动简谐运动的基本概念第43讲：机械振动简谐运动的基本概念内容：§ 14- 1,§ 14-21 .简谐运动要求:1 ?掌握描述简谐运动的特征量⼀⼀振幅、周期、频率、相位的物理意义, 并能熟练地确定振动系统的特征量，从⽽建⽴简谐运动⽅程；2.掌握描述简谐运动的旋转⽮量⽅法与图⽰法的特点，并会应⽤于简谐运动规律的讨论与分析。
重点与难点：1 ?简谐运动的动⼒学⽅程和运动学⽅程；2 .振幅与初相位的确定；作业:（50分钟）2 ?描述简谐运动的物理量问题习题预习P35: 1, 2,P37: 2, 5,§ 14-3,§,7, 8,8, 11§ 14-4, § 14-5第⼗四章机械振动引⾔：1什么是振动(Vibration)振动是⾃然界和⼯程技术领域常见的⼀种运动，⼴泛存在于机械运动、电磁运动、热运动、原⼦运动等运动形式之中。
从狭义上说，通常把具有时间周期性的运动称为振动。
如钟摆、发声体、开动的机器、⾏驶中的交通⼯具都有机械振动。
⼴义地说，任何⼀个物理量在某⼀数值附近作周期性的变化，都称为振动。
变化的物理量称为振动量，它可以是⼒学量，电学量或其它物理量。
例如：交流电压、电流的变化、⽆线电波电磁场的变化等等。
2. 什么是机械振动(Mecha nical Vibrati on)机械振动是最直观的振动，它是物体在⼀定位置附近的来回往复的运动，如活塞的运动，钟摆的摆动等都是机械振动。
3. 研究机械振动的意义不同类型的振动虽然有本质的区别，但是仅就振动过程⽽⾔，振动量随时间的变化关系，往往遵循相同的数学规律，从⽽使得不同本质的振动具有相同的描述⽅法。
振动是⾃然界及⼈类⽣产实践中经常发⽣的⼀种普遍运动形式，研究机械振动的规律也是学习和研究其它形式的振动以及波动、⽆线电技术、波动光学的基础。
4. 机械振动的特点(1)有平衡点。
(2)且具有重复性，即具有周期性。
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第43讲：机械振动简谐运动的基本概念内容：§ 14- 1,§ 14-21 .简谐运动要求:1 •掌握描述简谐运动的特征量 一一振幅、周期、频率、相位的物理意义, 并能熟练地确定振动系统的特征量，从而建立简谐运动方程；2.掌握描述简谐运动的旋转矢量方法与图示法的特点，并会应用于简谐运动规律的讨论与分析。
重点与难点：1 •简谐运动的动力学方程和运动学方程；2 .振幅与初相位的确定；作业:（50分钟）2 •描述简谐运动的物理量问题习题预习P35: 1, 2,P37: 2, 5,§ 14-3,§,7, 8,8, 11§ 14-4, § 14-5第十四章机械振动引言：1什么是振动(Vibration)振动是自然界和工程技术领域常见的一种运动，广泛存在于机械运动、电磁运动、热运动、原子运动等运动形式之中。
从狭义上说，通常把具有时间周期性的运动称为振动。
如钟摆、发声体、开动的机器、行驶中的交通工具都有机械振动。
广义地说，任何一个物理量在某一数值附近作周期性的变化，都称为振动。
变化的物理量称为振动量，它可以是力学量，电学量或其它物理量。
例如：交流电压、电流的变化、无线电波电磁场的变化等等。
2. 什么是机械振动(Mecha nical Vibrati on)机械振动是最直观的振动，它是物体在一定位置附近的来回往复的运动，如活塞的运动，钟摆的摆动等都是机械振动。
3. 研究机械振动的意义不同类型的振动虽然有本质的区别，但是仅就振动过程而言，振动量随时间的变化关系，往往遵循相同的数学规律，从而使得不同本质的振动具有相同的描述方法。
振动是自然界及人类生产实践中经常发生的一种普遍运动形式，研究机械振动的规律也是学习和研究其它形式的振动以及波动、无线电技术、波动光学的基础。
4. 机械振动的特点(1)有平衡点。
(2)且具有重复性，即具有周期性。
5. 机械振动的分类(1)按振动规律分：简谐、非简谐、随机振动。
(2)按产生振动原因分：自由、受迫、自激、参变振动。
(3)按自由度分：单自由度系统、多自由度系统振动。
(4 )按振动位移分：角振动、线振动。
(5)按系统参数特征分：线性、非线性振动。
简谐振动是最基本的振动，存在于许多物理现象中。
本章主要研究简谐振动的规律，也简单介绍阻尼振动、受迫振动、共振等。
本早内容有：§ 14- 1简谐运动§ 14-2简谐运动的振幅、周期(频率)与相位§ 14-3旋转矢量§ 14-4单摆与复摆§ 14-5简谐运动的能量§ 14—6简谐运动的合成§ 14—7阻尼振动、受迫振动、共振§14 — 1简谐运动Simple Harm on ic Vibrati on在一切振动中，最简单和最基本的振动称为简谐运动，其运动量按正弦函 数或余弦函数的规律随时间变化。
任何复杂的运动都可以看成是若干简谐运动 的合成。
本节以弹簧振子为例讨论简谐运动的特征及其运动规律。
一、简谐运动的基本概念：1 •弹簧振子：轻质弹簧（质量不计）一端固定，另一端系一质量为 m 的物体，置于光 肿 滑的水平面上。
物体所受的阻力忽略 '不计。
设在 0点弹簧没有形变，此处 物体所受的合力为零，称0点为平衡位置。
系统一经触发，就绕平衡位置 作来回往复的周期性运动。
这样的运 动系统叫做弹簧振子（harm onic Oscillator2 •弹簧振子运动的定性分析：考虑物体的惯性和作用在物体上的弹性力: B TO 弹性力向左，加速度向左，加速， O T C:弹性力向右，加速度向右，减速， C T O 弹性力向右，加速度向右，加速， O T B ：弹性力向左，加速度向左，减速，物体在B 、C 之间来回往复运动。
结论：物体作简谐运动的条件:物体的惯性一一阻止系统停留在平衡位置作用在物体上的弹性力一一驱使系统回复到平衡位置取平衡位置O 点为坐标原点，水平向右为X 轴物体m （可视为质点）在坐标为x （即相对于O 点的k/VvWWIAW/W ——尸的方向相反，它是始终指向平衡位置的。
离平衡位置越远，力越大；在平衡位 置力为零，物体由于惯性继续运动。
这种始终指向平衡位置的力称为回复力。
2 •动力学方程及其解根据牛顿第二定律，O 点，加速度为零，速度最大; C 点，加速度最大，速度为零; O 点，加速度为零，速度最大; B 点，加速度最大，速度为零。
二、弹簧振子的动力学特征：1 •线性回复力分析弹簧振子的受力情况。
的正方向。
由胡克定律可知，位移）的位置时所受弹簧的作用力 为 f=-kx式中的比例系数 k 为弹簧的劲度 系数（Stiffness ）,它反映弹簧的固 有性质，负号表示力的方向与位移）,它是一个理想化的模型。
f=ma可得物体的加速度为d 2x dt 2这就是简谐运动的微分方程。
三、简谐运动的运动学特征：1简谐振动的表达式（运动学方程）简谐运动的微分方程的解具有正弦、余弦函数或指数形式。
我们采用余弦 函数形式，即x Acos （ t ）这就是简谐运动的运动学方程，式中 A 和$是积分常数。
说明：1）简谐运动不仅是周期性的， 而且是有界的,它们的组合才具有这种性质，这里我们采用余弦函数。
2）考虑三角函数与复数的关系e icos 复数表示简谐运动，其优点是运算比较简单。
物体在简谐运动时，其位移、速度、加速度都是周期性变化的。
简谐运动不仅是周期性的，而且是有界的 一一只有正弦函数、余弦函数或它们的组合才具有这种性质一一采用余弦函数。
二、简谐运动的特点：1 .从受力角度来看——动力学特征合外力f=-kx 与物体相对于平衡位置的位移成正比，方向与位移的方向相 反，并且总是指向平衡位置的。
此合外力又称为线形回复力或准弹性力。
2. 从加速度角度来看一一运动学特征加速度a2x 与物体相对于平衡位置的位移成正比，方向与位移的方向相反，并且总是指向平衡位置的。
对于给定的弹簧振子,2_则上式可以改写为 am 和k 均为正值常量，令2x亡+2 1dt 22x = 0只有正弦函数、余弦函数或i sin ，则 x Aei （七）。
用2 •简谐振动物体的速度和加速度 将简谐运动的运动学方程分别对 时间求一阶和二阶导数，可得简谐运 动的速度和加速度为a说明： dx dt d 2x dt 2Asi n( t )2A cos( t )加速减速 减速 加速............................................ 精品资料推荐 ..........................................3. 从位移角度来看：位移x Acos( t )是时间的周期性函数。
说明：1) 要证明一个物体是否作简谐运动，只要证明上面三个式子中的一个即可，且由其中的一个可以推出另外两个；2) 要证明一个物体是否作简谐运动最简单的方法就是受力方析，得到物体所受的合外力满足回复力的关系。
例题：一个轻质弹簧竖直悬挂，下端挂一质量为m的物体。
今将物体向下拉一段距离后再放开，证明物体将作简谐运动。
证明：取物体平衡位置为坐标原点，竖直向下为x轴的正方向，如inufuu图所示。
物体在平衡位置时所受的合力为零，即mg-kl=O (1)其中mg为物体的重力，I为物体平衡时弹簧的伸长量。
在任一位置x处，物体所受的合力为F=mg-k(x+l) (2)比较⑴、(2)可得F=-kx (3)可见物体所受的合外力与位移成正比，而方向相反，所以该物体将作简谐运动。
§14— 2简谐运动的振幅、周期和相位Amplitude , Period and Frequency， Phase of Simple harmonic Vibration现在我们讨论简谐振动运动学方程 x=Acos( 31+ $中的A 、3、31+ $ $的物理意义。
它们分别是描述谐振动的特征量： 振幅、频率和周期、相位和初相。
振幅、周期和相位等都是描述简谐运动的物理量。
一、 振幅A(Amplitude)—反映振动幅度的大小引入：在简谐运动的表达式中，因为余弦或正弦函数的绝对值不能大于 1,所以物体的振动范围为 +A 与-A 之间。
定义：作简谐运动的物体离开平衡位置的最大位移的绝对值。
说明：(1)A 恒为正值，单位为米(m);(2)振幅的大小与振动系统的能量有关，由系统的初始条件确定。
二、 周期T(Period)与频率(Frequency)—反映振动的快慢1 .周期 Period定义：物体作一次完全振动所需的时间，用T 表示，单位为秒(s)。
x Acos( t ) Acos[ (t T) ]考虑到余弦函数的周期性，有 T =2厂十亠 2 因而有T ——2. 频率 Frequency定义：单位时间内物体所作的完全振动的次数，用v 表示，单位为赫兹(Hz)。
13. 圆频率 Angular Frequency定义：物体在2n 秒时间内所作的完全振动的次数，用3表示，单位为弧度(rad. s -1 或 s -1)。
2说明:1) 简谐运动的基本特性是它的周期性；2) 周期、频率或圆频率均有振动系统本身的性质所决定，故称之为固有周期、 固有频率或固有圆频率。
3)对于弹簧振子， =J —, 丄 4 , T 2 J —。
V m 2 \m V k4) 简谐运动的表达式可以表示为、相位(Phase)—反映振动的状态1.相位质点在某一时刻的运动状态可以用该时刻的位置和速度来描述。
对于作简x Acos( t)Acos(—tT)Acos(2 t谐运动的物体来说，位置和速度分别为x=Acos( t+ )和v=- 3 Asin( t+ ),当振幅A和圆频率3给定时，物体在t时刻的位置和速度完全由t+来确定。
即t+............................................. 精品资料推荐...........................................是确定简谐运动状态的物理量，称之为相位。
相位(wt+ 0)是决定谐振子运动状态的重要物理量 3 t+右和A, 3 —起决定t时刻物体运动状态，即位移X,速度V,和加速度a.在一次全振动中，谐振子有不同的运动状态，分别与0〜2内的一个相位2 •初相位在t=0时，相位为0称为初相位，简称初相，它是决定初始时刻物体运动状态的物理量。
对于一个简谐运动来说，开始计时的时刻不同，初始状态就不同，与之对应的初相位就不同，即初相位与时间零点的选择有关。
结论：对于一个简谐运动，若A、3、$已知，就可以写出完整的运动方程，即掌握了该运动的全部信息。
因此，我们把A、3、$叫做描述简谐运动的三个特征量。