第十四部分机械振动教学课件
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机械振动和机械波复习课件ppt
波的叠加：几列波相遇时，每列波都能够保持各自的状态继续传播而不互相干扰，只是在重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和
1
2
四、波的衍射和干涉
干涉：频率相同的两列波叠加，某些区域的振动加强， 某些区域的振动减弱，并且振动加强和振动减弱的区域相互间隔的现象．产生稳定的干涉现象的必要条件：两列波的频率相同．
物理选修3-4 机械振动与机械波 复习课件
此处添加副标题内容
简谐运动
01
定义：如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图象是一条正弦曲线，这样的振动叫简谐运动．
02
F回=-kx
03
简谐运动的描述
描述简谐运动的物理量 位移x：由平衡位置指向质点所在位置的有向线段，是矢量。
注：位移的参考点是平衡位置 振幅A：振动物体离开平衡位置的最大距离，是标量，表示振动的强弱．
B
波刚传播到哪个位置，则该位置质点的起振方向与振源的起振方向相同．
例4(8分)如图1－17所示，实线是某时刻的波形图象，虚线是0.2 s后的波形图．
若波向左传播，求它传播的可能距离；
若波向右传播，求它的最大周期；
若波速是35 m/s，求波的传播方向．
总结：
波速计算方法 v=λ/T=λf v=s/t
5．横波的图象
如图1－5所示为一横波的图象．纵坐标表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移，横坐标表示在波的传播方向上各个质点的平衡位置．它反映了在波传播的过程中，某一时刻介质中各质点的位移在空间的分布．简谐波的图象为 正弦 曲线．
思考：振动图像与波动图像的区别？
物理意义不同：振动图象表示同一质点在不同时刻的位移(类比录像)；波的图象表示介质中的各个质点在同一时刻的位移(类比照片)。
1
2
四、波的衍射和干涉
干涉：频率相同的两列波叠加，某些区域的振动加强， 某些区域的振动减弱，并且振动加强和振动减弱的区域相互间隔的现象．产生稳定的干涉现象的必要条件：两列波的频率相同．
物理选修3-4 机械振动与机械波 复习课件
此处添加副标题内容
简谐运动
01
定义：如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图象是一条正弦曲线，这样的振动叫简谐运动．
02
F回=-kx
03
简谐运动的描述
描述简谐运动的物理量 位移x：由平衡位置指向质点所在位置的有向线段，是矢量。
注：位移的参考点是平衡位置 振幅A：振动物体离开平衡位置的最大距离，是标量，表示振动的强弱．
B
波刚传播到哪个位置，则该位置质点的起振方向与振源的起振方向相同．
例4(8分)如图1－17所示，实线是某时刻的波形图象，虚线是0.2 s后的波形图．
若波向左传播，求它传播的可能距离；
若波向右传播，求它的最大周期；
若波速是35 m/s，求波的传播方向．
总结：
波速计算方法 v=λ/T=λf v=s/t
5．横波的图象
如图1－5所示为一横波的图象．纵坐标表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移，横坐标表示在波的传播方向上各个质点的平衡位置．它反映了在波传播的过程中，某一时刻介质中各质点的位移在空间的分布．简谐波的图象为 正弦 曲线．
思考：振动图像与波动图像的区别？
物理意义不同：振动图象表示同一质点在不同时刻的位移(类比录像)；波的图象表示介质中的各个质点在同一时刻的位移(类比照片)。
机械振动课件
取逆时针为正向 偏离平衡位臵
M mgl sin
转动正向
O
如
l
5
sin
*C
P
M (mgl )
( K mgl )
有
d
2
dt
2
(
mgl J
)
(
2
mgl J
)
（C点为质心）
m cos( t )
T 2
运动方程 (准谐振动)
4.
二.简谐运动的运动学描述
1.振幅 A
2.周期与频率
x A cos( t ) A cos[ ( t T ) ] A cos( t 2 ) x 比较 T 2 A
最大位移 A x
max
表征能量
即
2π T
2
o
A
T
5.
9－2 旋转矢量 一.用旋转矢量描述简谐运动
旋转矢量
A
运动性质 矢端M
匀速率 圆周运动
投影点P 简谐振动 角频率
关系 合与分 数值相等
M A t M 0
A
角速度(逆)
在x轴上投影
) t 时角位臵 t = 0 角位臵
位移
相位 初相位
同上
同上 同上
o
x
P P0
x ( t＋
旋转矢量A的端点M在ox轴上的投影点p的运动，可表示物体在ox 轴上的简谐运动。矢量A以角速度沿逆时针旋转一周，相当于物体 在ox轴上作一次完全振动，圆周运动的角速度恰为简谐振动的角频率
9.
注
1. 规定
＋ －
M mgl sin
转动正向
O
如
l
5
sin
*C
P
M (mgl )
( K mgl )
有
d
2
dt
2
(
mgl J
)
(
2
mgl J
)
（C点为质心）
m cos( t )
T 2
运动方程 (准谐振动)
4.
二.简谐运动的运动学描述
1.振幅 A
2.周期与频率
x A cos( t ) A cos[ ( t T ) ] A cos( t 2 ) x 比较 T 2 A
最大位移 A x
max
表征能量
即
2π T
2
o
A
T
5.
9－2 旋转矢量 一.用旋转矢量描述简谐运动
旋转矢量
A
运动性质 矢端M
匀速率 圆周运动
投影点P 简谐振动 角频率
关系 合与分 数值相等
M A t M 0
A
角速度(逆)
在x轴上投影
) t 时角位臵 t = 0 角位臵
位移
相位 初相位
同上
同上 同上
o
x
P P0
x ( t＋
旋转矢量A的端点M在ox轴上的投影点p的运动，可表示物体在ox 轴上的简谐运动。矢量A以角速度沿逆时针旋转一周，相当于物体 在ox轴上作一次完全振动，圆周运动的角速度恰为简谐振动的角频率
9.
注
1. 规定
＋ －
版高考物理(人教版)第一轮总复习课件：第十四章 机械振动、机械波 光和电磁波+14.2
4．波速、波长和频率(周期)的关系： (1)波长 λ：在波动中振动相位总是相同的两个相邻质点间的距 离． (2)频率 f：在波动中，介质中各质点的振动频率都是相同的， 都等于波源的振动频率． (3)波速 v、波长 λ 和频率 f、周期 T 的关系： 公式：v＝Tλ＝λf.机械波的波速大小由介质本身的性质决定，与 机械波的频率无关．
答案：ACE
3．(2016·新课标全国卷Ⅲ)(多选)由波源 S 形成的简谐横波在均 匀介质中向左、右传播．波源振动的频率为 20 Hz，波速为 16 m/s. 已知介质中 P、Q 两质点位于波源 S 的两侧，且 P、Q 和 S 的平衡 位置在一条直线上，P、Q 的平衡位置到 S 的平衡位置之间的距离 分别为 15.8 m、14.6 m．P、Q 开始振动后，下列判断正确的是( )
t＝7 s 时，P 点振动了74个周期，所以这时 P 点位置与 t＝34T＝3 s 时 位置相同，即在平衡位置，所以选项 E 正确．
答案：ACE
6．(2018·河北石家庄调研)(多选)如图甲为一列简谐横波在某一 时刻的波形图，图乙为介质中 x＝2 m 处的质点 P 以此时刻为计时 起点的振动图象．下列说法正确的是( )
②振动方向双向性：质点振动方向不确定．
2．求解波的多解问题的一般步骤 (1)根据初末两时刻的波形图确定传播距离与波长的关系通式． (2)根据题设条件判断是唯一解还是多解． (3)根据波速公式 v＝ΔΔxt或 v＝Tλ＝λf 求波速．
多维练透 8．(2018·河北正定模拟)(多选)如图所示，有一列减幅传播的简谐横 波，x＝0 与 x＝75 m 处的 A、B 两个质点的振动图象分别如图中实线与虚 线所示．则这列波的( )
A．P、Q 两质点运动的方向始终相同 B．P、Q 两质点运动的方向始终相反 C．当 S 恰好通过平衡位置时，P、Q 两点也正好通过平衡位置 D．当 S 恰好通过平衡位置向上运动时，P 在波峰 E．当 S 恰好通过平衡位置向下运动时，Q 在波峰
机械振动机械波复习PPT教学课件
（2）共振曲线
（3）共振的利用和防止：利用共振的有：共 振筛、转速计、微波炉、打夯机、跳板跳水、 打秋千……；防止共振的有：机床底座、航 海、军队过桥、高层建筑、火车车厢……
[例题] 如图，四个摆的摆长分别为 l1＝2m,l2＝ 1.5m, l3＝1m, l4＝0.5m，它们悬挂于同一根水 平横线上。今用周期为2s的驱动力以垂直于摆 线方向水平作用在横线上，使它们作受迫振动， 那么它们的振动稳定时
(x、y)表示x处质点某时刻的 偏离平衡位置的位移为y
描述的是某一时刻各个质点偏 离平衡位置的位移
为瞬时图象，时刻选择不同， 图象会变化，但变化中有规律
五.波的图像的应用
（1）波的传播方向和介质中质点的振动方向的关系.
y
CB x
A
a.由v判断质点的振动方向 b.由质点的振动方向判断v的方向（例4）
A、四个摆的周期相同；B、四个摆的周期不同；
C、摆3振幅最大；
答案：C
D、摆1振幅最大.
[例题] 把一个筛子用四根弹簧支起来，筛子上装一个电
动偏心轮，它每转一周，给筛子一个驱动力，这就做成
了一个共振筛。不开电动机让这个筛子自由振动时，完
成20次全振动用15s；在某电压下，电动偏心轮的转速
是88r/min。已知增大电动偏心轮的电压可以使其转速
（3）两个重要物理量
①振幅A是描述振动强弱的物理量。（注意振幅跟位移的区别， 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。周期由振动系统本身的因 素决定，叫固有周期。T=1/f
（4）简谐运动的过程特点：
1、变化特点：抓住两条线
第一：从中间到两端：
波的图象
研究对象 研究内容
（3）共振的利用和防止：利用共振的有：共 振筛、转速计、微波炉、打夯机、跳板跳水、 打秋千……；防止共振的有：机床底座、航 海、军队过桥、高层建筑、火车车厢……
[例题] 如图，四个摆的摆长分别为 l1＝2m,l2＝ 1.5m, l3＝1m, l4＝0.5m，它们悬挂于同一根水 平横线上。今用周期为2s的驱动力以垂直于摆 线方向水平作用在横线上，使它们作受迫振动， 那么它们的振动稳定时
(x、y)表示x处质点某时刻的 偏离平衡位置的位移为y
描述的是某一时刻各个质点偏 离平衡位置的位移
为瞬时图象，时刻选择不同， 图象会变化，但变化中有规律
五.波的图像的应用
（1）波的传播方向和介质中质点的振动方向的关系.
y
CB x
A
a.由v判断质点的振动方向 b.由质点的振动方向判断v的方向（例4）
A、四个摆的周期相同；B、四个摆的周期不同；
C、摆3振幅最大；
答案：C
D、摆1振幅最大.
[例题] 把一个筛子用四根弹簧支起来，筛子上装一个电
动偏心轮，它每转一周，给筛子一个驱动力，这就做成
了一个共振筛。不开电动机让这个筛子自由振动时，完
成20次全振动用15s；在某电压下，电动偏心轮的转速
是88r/min。已知增大电动偏心轮的电压可以使其转速
（3）两个重要物理量
①振幅A是描述振动强弱的物理量。（注意振幅跟位移的区别， 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。周期由振动系统本身的因 素决定，叫固有周期。T=1/f
（4）简谐运动的过程特点：
1、变化特点：抓住两条线
第一：从中间到两端：
波的图象
研究对象 研究内容
机械振动学ppt课件
第一章 绪 论
2 机械振动的研究对象和分类
2.1 研究对象——“振动系统”
振动概念（vibration）——物体经过它的静 平衡位置所做的往复运动。或者说某一物 理量在其平衡位置或平衡值附近来回的变 动。 振动首先是一种运动。比如：地壳的运动、 交流电、电磁波、潮水的涨落等。
第一章 绪 论
• 系统的定义：
n
k ; f n m 2
;T1 f
应用：利用“等时的 性特 ”点，座钟。
思考：钟表的钟摆的摆角大是准确还是小准确？
机械振动学
第2章 单自由度线性系统的振动 2.2 计算系统固有频率的其它方法
在振动研究中，计算振动系统的固有频率有很重要的意义 ，除
用定义法（牛顿法）外，通常还有以下几种常用的方法，即静 变形法、能量法和瑞利法，现分别加以介绍。
力矩、扭转阻尼系数和角速度 的单位分别为Nm、 Nms / rad 和rad/s
第2章单 自由度线性系统的振动 2.1 离散系统的组成
等效弹簧刚度
斜向布置的弹簧
n
并联弹簧 k e k i
i 1
传动系统的等效刚度
等效阻尼系数 并联系统
n
ce ci
i 1
传动系统的等效阻尼
kxe Fx/xkco2s
2.1 离散系统的组成
平动： Fs k x
转动： Ts kt
力、刚度和位移的单位分别为 N、N / m和m 。
力矩、扭转刚度和角位移的单 位分别为Nm、 Nm / rad和 rad
阻尼元件
无质量、无弹性、线性耗能元件
平动： Fd c x
转动： Td ct
力、阻尼系数和速度的单位分 别为N、N s/ m和m/s。
2 机械振动的研究对象和分类
2.1 研究对象——“振动系统”
振动概念（vibration）——物体经过它的静 平衡位置所做的往复运动。或者说某一物 理量在其平衡位置或平衡值附近来回的变 动。 振动首先是一种运动。比如：地壳的运动、 交流电、电磁波、潮水的涨落等。
第一章 绪 论
• 系统的定义：
n
k ; f n m 2
;T1 f
应用：利用“等时的 性特 ”点，座钟。
思考：钟表的钟摆的摆角大是准确还是小准确？
机械振动学
第2章 单自由度线性系统的振动 2.2 计算系统固有频率的其它方法
在振动研究中，计算振动系统的固有频率有很重要的意义 ，除
用定义法（牛顿法）外，通常还有以下几种常用的方法，即静 变形法、能量法和瑞利法，现分别加以介绍。
力矩、扭转阻尼系数和角速度 的单位分别为Nm、 Nms / rad 和rad/s
第2章单 自由度线性系统的振动 2.1 离散系统的组成
等效弹簧刚度
斜向布置的弹簧
n
并联弹簧 k e k i
i 1
传动系统的等效刚度
等效阻尼系数 并联系统
n
ce ci
i 1
传动系统的等效阻尼
kxe Fx/xkco2s
2.1 离散系统的组成
平动： Fs k x
转动： Ts kt
力、刚度和位移的单位分别为 N、N / m和m 。
力矩、扭转刚度和角位移的单 位分别为Nm、 Nm / rad和 rad
阻尼元件
无质量、无弹性、线性耗能元件
平动： Fd c x
转动： Td ct
力、阻尼系数和速度的单位分 别为N、N s/ m和m/s。
高考物理一轮复习第十四章机械振动与机械波光电磁波与相对论实验十四探究单摆的摆长与周期的关系课件
四、听方法。
在课堂上不仅要听老师讲课的结论而且要认真关注老师分析、解决问题的方法。比如上语文课学习汉字，一般都是遵循着“形”、“音”、“义”的 研究方向；分析小说，一般都是从人物、环境、情节三个要素入手；写记叙文，则要从时间、地点、人物和事情发生的起因、经过、结果六个方面进行 叙述。这些都是语文学习中的一些具体方法。其他的科目也有适用的学习方法，如解数学题时，会用到反正法；换元法；待定系数法；配方法；消元法； 因式分解法等，掌握各个科目的方法是大家应该学习的核心所在。
动周期 T，就可以求出当地的重力加速度 g 的值.
2.实验器材
带有铁夹的铁架台、中心有小孔的金属小球、不易伸长的细线(约1 m)、 秒表 、毫米刻度尺和 游标卡尺 .
3.实验步骤
(1)让细线的一端穿过金属小球的小孔，然后打一个比
小孔大一些的线结，做成单摆.
(2)把细线的上端用铁夹固定在铁架台上，把铁架台放
图7
(1) 漏 斗 和 细 线 构 成 的 单 摆 在 该 实 验 中 所 起 的 作 用 与 下 列 哪 个 仪 器 相 同 ？
________(填写仪器序号).
√A.打点计时器 B.秒表
C.毫米刻度尺 D.电流表
解析 单摆振动具有周期性，摆球每隔半个周期经过纸带中线一次，单
摆在该实验中所起的作用与打点计时器相同，故选A.
的平均值，该平均值即为当地的重力加速度值.
(7)将测得的重力加速度值与当地的重力加速度值相比较，分析产生误差的
可能原因.
规律方法总结
1.注意事项 (1)构成单摆的条件：细线的质量要小、弹性要小，选用体积 、小密度__ 大 的小球，摆角不超过5°. (2)要使摆球在同一竖直面内摆动，不能形成圆锥摆，方法是将摆球拉到一定 位置后由静止释放. (3)测周期的方法：①要从摆球过平衡位置时开始计时.因为此处速度大、计 时误差小，而最高点速度小、计时误差大. ②要测多次全振动的时间来计算周期.如在摆球过平衡位置时开始计时，且 在数“零”的同时按下秒表，以后每当摆球从同一方向通过平衡位置时计数 1次.
在课堂上不仅要听老师讲课的结论而且要认真关注老师分析、解决问题的方法。比如上语文课学习汉字，一般都是遵循着“形”、“音”、“义”的 研究方向；分析小说，一般都是从人物、环境、情节三个要素入手；写记叙文，则要从时间、地点、人物和事情发生的起因、经过、结果六个方面进行 叙述。这些都是语文学习中的一些具体方法。其他的科目也有适用的学习方法，如解数学题时，会用到反正法；换元法；待定系数法；配方法；消元法； 因式分解法等，掌握各个科目的方法是大家应该学习的核心所在。
动周期 T，就可以求出当地的重力加速度 g 的值.
2.实验器材
带有铁夹的铁架台、中心有小孔的金属小球、不易伸长的细线(约1 m)、 秒表 、毫米刻度尺和 游标卡尺 .
3.实验步骤
(1)让细线的一端穿过金属小球的小孔，然后打一个比
小孔大一些的线结，做成单摆.
(2)把细线的上端用铁夹固定在铁架台上，把铁架台放
图7
(1) 漏 斗 和 细 线 构 成 的 单 摆 在 该 实 验 中 所 起 的 作 用 与 下 列 哪 个 仪 器 相 同 ？
________(填写仪器序号).
√A.打点计时器 B.秒表
C.毫米刻度尺 D.电流表
解析 单摆振动具有周期性，摆球每隔半个周期经过纸带中线一次，单
摆在该实验中所起的作用与打点计时器相同，故选A.
的平均值，该平均值即为当地的重力加速度值.
(7)将测得的重力加速度值与当地的重力加速度值相比较，分析产生误差的
可能原因.
规律方法总结
1.注意事项 (1)构成单摆的条件：细线的质量要小、弹性要小，选用体积 、小密度__ 大 的小球，摆角不超过5°. (2)要使摆球在同一竖直面内摆动，不能形成圆锥摆，方法是将摆球拉到一定 位置后由静止释放. (3)测周期的方法：①要从摆球过平衡位置时开始计时.因为此处速度大、计 时误差小，而最高点速度小、计时误差大. ②要测多次全振动的时间来计算周期.如在摆球过平衡位置时开始计时，且 在数“零”的同时按下秒表，以后每当摆球从同一方向通过平衡位置时计数 1次.
简谐运动 机械振动课件
机械振动在生活中的应用
振动按摩
利用振动原理对肌肉和关节进行 按摩，缓解疲劳和疼痛，促进血 液循环，常见于按摩椅、按摩器
等产品。
振动破碎
利用振动原理使物体产生裂缝或破 碎，如破碎机、振捣棒等工具。
振动检测
利用振动原理对设备或结构进行检 测，检测其运行状态或是否存在故 障，如振动传感器、测线性振动
非线性振动
当振动系统的运动规律不能用线性方程描述时， 称为非线性振动。
非线性振动的特点
非线性振动具有复杂的运动形态，如拍振、混沌 等，其振动特性与线性振动有很大差异。
非线性振动的应用
非线性振动在物理、工程、生物等领域有广泛应 用，如混沌控制、非线性动力学等。
混沌振动
1 2 3
混沌振动
混沌振动是指系统在某些条件下出现的貌似随机 的、不可预测的、复杂的运动形态。
简谐运动 机械振动ppt课件
• 简谐运动和机械振动的定义 • 简谐运动的描述 • 简谐运动的分类 • 机械振动的应用 • 简谐运动和机械振动的实验研究 • 简谐运动和机械振动的扩展知识
01
简谐运动和机械振动的定义
简谐运动的定义
01
02
03
04
简谐运动
物体在一定力的作用下，作周 期性往复运动，这种运动称为
• 实验设备：振动平台、振动传感器、数据采集器、计算机 等。
实验设备和实验步骤
实验步骤 1. 将振动平台调至水平状态，并将振动传感器固定在振动平台上；
2. 将振动传感器连接到数据采集器，并将数据采集器连接到计算机；
实验设备和实验步骤
3. 在计算机上设置实 验参数，包括振动频 率、振幅和相位等；
5. 通过数据采集器记 录振动数据，并利用 计算机进行数据处理 和分析。
机械振动培训课件
被动控制技术具有简单、可靠、低能耗等优点，但减振效果可能不如主动控制技术。
混合控制技术是将主动控制技术和被动控制技术结合起来，以实现更好的减振效果。
该技术可以综合利用主动控制技术的快速响应和被动控制技术的可靠性，提高减振效果并降低能耗。
混合控制技术需要复杂的系统设计和集成，但其在实际工程中的应用越来越广泛。
03
02
01
利用振动的原理，使物料在输送管道或设备中产生连续的抛掷运动，从而实现物料的定向输送。
振动输送
利用不同物质在振动过程中产生的不同运动轨迹，将物料分成不同粒度的组分。
振动筛分
通过施加周期性的激振力，使被压实材料内部产生交变应力，从而使材料颗粒之间发生相对位移，达到紧密排列的效果。
振动压实
利用振动原理使物料在模具中产生周期性的压力和位移，从而实现制品的成型和脱模。
振动成型
机械振动理论
02
描述一个自由度系统在振动时的运动规律和特性。
总结词
单自由度系统振动是机械振动中最基本的模型之一，它描述了一个单一自由度（如弹簧-质量系统）在振动时的运动规律和特性。通过分析系统的质量和阻尼，可以确定系统的固有频率、振型等参数，进而研究系统在不同激励下的响应。
详细描述
总结词
机械振动培训课件
汇报人：
2024-01-01
机械振动基础机械振动理论机械振动分析方法机械振动控制技术机械振动实验技术机械振动案例研究
目录
机械振动基础
01
机械振动是指物体在一定位置附近所做的往复运动。它具有周期性，即物体在振动过程中会不断重复相同或相似的运动轨迹。
机械振动定义
描述物体离开平衡位置的最大距离，通常用正弦或余弦函数表示。
数据处理
混合控制技术是将主动控制技术和被动控制技术结合起来，以实现更好的减振效果。
该技术可以综合利用主动控制技术的快速响应和被动控制技术的可靠性，提高减振效果并降低能耗。
混合控制技术需要复杂的系统设计和集成，但其在实际工程中的应用越来越广泛。
03
02
01
利用振动的原理，使物料在输送管道或设备中产生连续的抛掷运动，从而实现物料的定向输送。
振动输送
利用不同物质在振动过程中产生的不同运动轨迹，将物料分成不同粒度的组分。
振动筛分
通过施加周期性的激振力，使被压实材料内部产生交变应力，从而使材料颗粒之间发生相对位移，达到紧密排列的效果。
振动压实
利用振动原理使物料在模具中产生周期性的压力和位移，从而实现制品的成型和脱模。
振动成型
机械振动理论
02
描述一个自由度系统在振动时的运动规律和特性。
总结词
单自由度系统振动是机械振动中最基本的模型之一，它描述了一个单一自由度（如弹簧-质量系统）在振动时的运动规律和特性。通过分析系统的质量和阻尼，可以确定系统的固有频率、振型等参数，进而研究系统在不同激励下的响应。
详细描述
总结词
机械振动培训课件
汇报人：
2024-01-01
机械振动基础机械振动理论机械振动分析方法机械振动控制技术机械振动实验技术机械振动案例研究
目录
机械振动基础
01
机械振动是指物体在一定位置附近所做的往复运动。它具有周期性，即物体在振动过程中会不断重复相同或相似的运动轨迹。
机械振动定义
描述物体离开平衡位置的最大距离，通常用正弦或余弦函数表示。
数据处理
大学物理机械振动和机械波ppt课件
天文学
天文学家通过观察恒星光谱的多普勒效应来判断恒星相对于地球的运动速度，进而研究 恒星的运动规律和宇宙结构。
音乐合成
在音乐制作中，可以利用多普勒效应原理来模拟乐器声音的空间感和运动感，使音乐更 加生动和立体。
05
干涉和衍射现象在机械波中表 现
Chapter
干涉现象产生条件及类型划分
产生条件
两列波频率相同，会出现稳定的干涉现象。
波源。
多普勒效应在医学诊断中应用
超声诊断
医生利用超声波的多普勒效应来检测人体内部器官的运动状态，如心脏跳动、 血流速度等。
胎儿监测
孕妇在产前检查时，医生可以通过多普勒超声仪监测胎儿的心跳和血流情况， 以评估胎儿的健康状况。
其他领域多普勒效应应用案例
交通测速
交警使用雷达测速仪测量车辆速度时，利用了多普勒效应原理。当车辆靠近或远离测速 仪时，反射回来的微波频率会发生变化，从而计算出车辆的速度。
数据分析
根据测量数据，分析波的干涉和衍射现象，验证 相关理论。
06
非线性振动与混沌理论简介
Chapter
非线性振动概念引入和分类
非线性振动定义
描述系统振动特性不满足叠加原理的振动现象。
分类
根据振动性质可分为自治、非自治、周期激励和 随机激励等类型。
与线性振动的区别
线性振动满足叠加原理，而非线性振动则不满足。
振动的特点
周期性、重复性、等时性。
简谐振动与阻尼振动
简谐振动
物体在回复力作用下，离开平衡位置 后所做的简谐运动。
阻尼振动
物体在振动过程中受到阻力作用，振 幅逐渐减小的振动。
受迫振动与共振现象
受迫振动
物体在周期性外力作用下所发生的振动。
天文学家通过观察恒星光谱的多普勒效应来判断恒星相对于地球的运动速度，进而研究 恒星的运动规律和宇宙结构。
音乐合成
在音乐制作中，可以利用多普勒效应原理来模拟乐器声音的空间感和运动感，使音乐更 加生动和立体。
05
干涉和衍射现象在机械波中表 现
Chapter
干涉现象产生条件及类型划分
产生条件
两列波频率相同，会出现稳定的干涉现象。
波源。
多普勒效应在医学诊断中应用
超声诊断
医生利用超声波的多普勒效应来检测人体内部器官的运动状态，如心脏跳动、 血流速度等。
胎儿监测
孕妇在产前检查时，医生可以通过多普勒超声仪监测胎儿的心跳和血流情况， 以评估胎儿的健康状况。
其他领域多普勒效应应用案例
交通测速
交警使用雷达测速仪测量车辆速度时，利用了多普勒效应原理。当车辆靠近或远离测速 仪时，反射回来的微波频率会发生变化，从而计算出车辆的速度。
数据分析
根据测量数据，分析波的干涉和衍射现象，验证 相关理论。
06
非线性振动与混沌理论简介
Chapter
非线性振动概念引入和分类
非线性振动定义
描述系统振动特性不满足叠加原理的振动现象。
分类
根据振动性质可分为自治、非自治、周期激励和 随机激励等类型。
与线性振动的区别
线性振动满足叠加原理，而非线性振动则不满足。
振动的特点
周期性、重复性、等时性。
简谐振动与阻尼振动
简谐振动
物体在回复力作用下，离开平衡位置 后所做的简谐运动。
阻尼振动
物体在振动过程中受到阻力作用，振 幅逐渐减小的振动。
受迫振动与共振现象
受迫振动
物体在周期性外力作用下所发生的振动。
《机械振动教学》课件
质量块
质量块。质量块的质量大小和分布对系统的动态特性有 重要影响。
阻尼器
阻尼器是机械振动系统中的阻尼元件，它能够吸收和消耗 振动的能量，从而减小振动的幅值。常见的阻尼器有油阻 尼器、橡胶阻尼器等。
02
机械振动的数学模型
建立振动方程
确定振动系统的自由度
振动应用领域的拓展
航空航天领域
随着航空航天技术的不断发展，振动控制在航空航天领域的应用将得到进一步拓展，涉及结构健康监测、减振降噪等 方面的应用。
新能源领域
新能源领域如风能、太阳能等涉及到大量机械振动问题，未来振动控制将在新能源领域发挥重要作用，涉及风力发电 机组振动控制、太阳能电池板减振等领域。
混合控制法
总结词
结合主动和被动控制方法的优点，以提高振 动控制的效率和效果。
详细描述
混合控制法综合了主动和被动控制法的优点 ，既通过主动施加控制力来抵消原始振动， 又通过改变系统结构或增加阻尼来降低系统 的振动响应。这种方法可以实现更好的振动 控制效果，但同时也需要更高的成本和更复 杂的控制系统。
描述机械振动的物理量
描述机械振动的物理量包括位移、速度、加速度、角频率、周期等。这些物理 量在振动分析中具有重要意义，可以帮助我们了解振动的特性和规律。
机械振动的分类
自由振动和受迫振动
根据外界对振动系统的影响，机械振动 可分为自由振动和受迫振动。自由振动 是指系统在没有外界干扰力作用下的振 动，其振动的频率和振幅只取决于系统 本身的物理性质；受迫振动则是在外界 周期性力的作用下产生的振动，其频率 和振幅取决于外界力和系统本身的物理 性质。
振型
描述系统在不同频率下的振动形态。
模态分析
通过分析系统的模态参数，了解系统的动态特性。
质量块。质量块的质量大小和分布对系统的动态特性有 重要影响。
阻尼器
阻尼器是机械振动系统中的阻尼元件，它能够吸收和消耗 振动的能量，从而减小振动的幅值。常见的阻尼器有油阻 尼器、橡胶阻尼器等。
02
机械振动的数学模型
建立振动方程
确定振动系统的自由度
振动应用领域的拓展
航空航天领域
随着航空航天技术的不断发展，振动控制在航空航天领域的应用将得到进一步拓展，涉及结构健康监测、减振降噪等 方面的应用。
新能源领域
新能源领域如风能、太阳能等涉及到大量机械振动问题，未来振动控制将在新能源领域发挥重要作用，涉及风力发电 机组振动控制、太阳能电池板减振等领域。
混合控制法
总结词
结合主动和被动控制方法的优点，以提高振 动控制的效率和效果。
详细描述
混合控制法综合了主动和被动控制法的优点 ，既通过主动施加控制力来抵消原始振动， 又通过改变系统结构或增加阻尼来降低系统 的振动响应。这种方法可以实现更好的振动 控制效果，但同时也需要更高的成本和更复 杂的控制系统。
描述机械振动的物理量
描述机械振动的物理量包括位移、速度、加速度、角频率、周期等。这些物理 量在振动分析中具有重要意义，可以帮助我们了解振动的特性和规律。
机械振动的分类
自由振动和受迫振动
根据外界对振动系统的影响，机械振动 可分为自由振动和受迫振动。自由振动 是指系统在没有外界干扰力作用下的振 动，其振动的频率和振幅只取决于系统 本身的物理性质；受迫振动则是在外界 周期性力的作用下产生的振动，其频率 和振幅取决于外界力和系统本身的物理 性质。
振型
描述系统在不同频率下的振动形态。
模态分析
通过分析系统的模态参数，了解系统的动态特性。
专题14机械振动光学 第2讲机械波及其图像(教学课件)高考物理一轮复习
()
A．质点 a 速度方向沿 y 轴负方向
B．质点 b 沿 x 轴正方向迁移了 1 m
C．质点 c 的加速度为零
D．质点 d 的位移为－5 cm
【答案】C
【解析】经过T4周期，波向右传播了4λ，波形 如图所示．由图可知，质点 a 点恰好运动到平衡 位置且沿着 y 轴正方向运动，A 错误；质点 b 点 只在竖直方向上运动不会随波迁移，B 错误；质 点 c 恰好运动到平衡位置，速度最大，加速度为 零，C 正确；质点 d 的位移为 5 cm，D 错误．
【解析】只有障碍物的尺寸比波长小或相差不多的时候才会发生明 显的衍射现象，A错误；根据多普勒效应，火车鸣笛时向我们驶来，听 到的笛声频率将比声源发出的频率高，B正确；向人体内发射频率已知 的超声波被血管中的血液反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化 就能知道血液的速度，这种方法应用的是多普勒效应，C正确；只有在 同一介质中传播的频率相同的同类波，才能发生干涉，D错误．
例1 (2021年银川一中模拟)(多选)一列简谐横波在某时刻的波形如
图所示，此时刻质点P的速度为v，经过1.0 s它的速度大小、方向第一次
与v相同，再经过0.2 s 它的速度大小、方向第二次与v相同，则下列判断
中正确的是
()
A．波沿x轴负方向传播，波速为5 m/s
B．波沿x轴正方向传播，波速为5 m/s
பைடு நூலகம்
C．质点振动的方向总是垂直于波传播的方向
D．在一个周期内，沿着波的传播方向，振动在介质中传播一个波
长的距离
【答案】AD
2．[波的图像](多选)如图所示为一横波在某时刻的波形图，已知质
点F此时运动方向如图，则
()
A．波向左传播
机械振动培训课件
吸振技术
通过在结构上附加振动吸收器，产生反向振动，抵消结构的振动。包 括动力吸振器、主动吸振器等。
主动控制技术
主动隔振技术
通过实时监测结构的振动，向振动源施加反向力，抑制结 构的振动。包括主动隔振支座、主动振动控制器等。
主动阻尼技术
通过实时监测结构的振动，向结构施加阻尼材料或阻尼结 构，消耗振动能量，降低结构的振动响应。包括主动阻尼 材料、主动阻尼结构等。
实验数据处理与分析
数据处理包括对实验数据进行滤波、去噪等，分析包括提取特征 、进行频谱分析等。
04
机械振动的控制技术
被动控制技术
隔振技术
通过在振动源和结构之间添加隔振装置，减少振动向结构的传递。 包括橡胶隔振支座、空气弹簧隔振器等。
缓冲技术
通过在结构上添加缓冲材料，吸收和分散振动能量，减少结构的振 动响应。包括橡胶缓冲支座、阻尼材料等。
有限元分析的步骤和方法
01
02
03
04
05
建立有限元模型 单元类型选择
整体刚度矩阵的 组集
外力计算
位移边界条件的 应用和求解
根据实际问题，建立合适 的有限元模型，包括定义 网格、定义材料属性、建 立边界条件等。
根据问题的特点，选择适 合的单元类型，如三角形 单元、四面体单元等。
通过单元刚度矩阵的集成 ，得到整体刚度矩阵。
通过建立有限元模型，可以模拟机械振动问题中的物理现象，如弹性体的振动、结构的动 力响应等。
有限元方法在机械振动分析中的优势
有限元方法可以解决许多复杂的机械振动问题，如复杂结构的振动特性分析、机械故障的 预测等。
有限元方法在机械振动分析中的局限性
有限元方法也存在一些局限性，如对网格划分的要求较高、计算量大等。
通过在结构上附加振动吸收器，产生反向振动，抵消结构的振动。包 括动力吸振器、主动吸振器等。
主动控制技术
主动隔振技术
通过实时监测结构的振动，向振动源施加反向力，抑制结 构的振动。包括主动隔振支座、主动振动控制器等。
主动阻尼技术
通过实时监测结构的振动，向结构施加阻尼材料或阻尼结 构，消耗振动能量，降低结构的振动响应。包括主动阻尼 材料、主动阻尼结构等。
实验数据处理与分析
数据处理包括对实验数据进行滤波、去噪等，分析包括提取特征 、进行频谱分析等。
04
机械振动的控制技术
被动控制技术
隔振技术
通过在振动源和结构之间添加隔振装置，减少振动向结构的传递。 包括橡胶隔振支座、空气弹簧隔振器等。
缓冲技术
通过在结构上添加缓冲材料，吸收和分散振动能量，减少结构的振 动响应。包括橡胶缓冲支座、阻尼材料等。
有限元分析的步骤和方法
01
02
03
04
05
建立有限元模型 单元类型选择
整体刚度矩阵的 组集
外力计算
位移边界条件的 应用和求解
根据实际问题，建立合适 的有限元模型，包括定义 网格、定义材料属性、建 立边界条件等。
根据问题的特点，选择适 合的单元类型，如三角形 单元、四面体单元等。
通过单元刚度矩阵的集成 ，得到整体刚度矩阵。
通过建立有限元模型，可以模拟机械振动问题中的物理现象，如弹性体的振动、结构的动 力响应等。
有限元方法在机械振动分析中的优势
有限元方法可以解决许多复杂的机械振动问题，如复杂结构的振动特性分析、机械故障的 预测等。
有限元方法在机械振动分析中的局限性
有限元方法也存在一些局限性，如对网格划分的要求较高、计算量大等。
机械振动的课件
T
对弹簧振子
k m
A cos( t 0 ) A cos ( t T ) 0
T
2
T 2
m k
1 2
k m
固有周期、固有频率、固有圆（角）频率
3、相位和初相位（位相）
x A cos( t 0 )
t 0 —t时刻的相位，决定谐振动物体的运动状态 x, v
v的旋转矢量 与v轴夹角表 t 2 示t 时刻相位
t 0
2
v
t 1s
2 由图知 2 3 6 1 v(cms 1 ) 1 s 31.4 v m 31.4 A 10cm 15.7 3.14
0 15.7 x 10 cos(t )cm 6 31.4
M
一、两个同方向、同频率简谐振动的合成 质点同时参与同方向同频率 的谐振动 :
x1 ( t ) A1 cos( t 10 ) x2 ( t ) A2 cos( t 20 )
合振动 : x x1 x 2
20
A2
M 2
x A cos( t 0 )
简谐振动的三种定义:
(1)受力
F kx
(2)运动微分方程
d2x 2x 0 2 dt
(3)运动方程
x A cos( t 0 )
二、描述简谐振动的特征量 1、振幅 A 简谐振动物体离开平衡位置的最大位移（或 角位移）的绝对值。（由初始条件决定）
x A cos( t 0 )
v A sin( t 0 )
初始条件 t 0 , x x0 , v v0 初始条件代入以上两式可得：
对弹簧振子
k m
A cos( t 0 ) A cos ( t T ) 0
T
2
T 2
m k
1 2
k m
固有周期、固有频率、固有圆（角）频率
3、相位和初相位（位相）
x A cos( t 0 )
t 0 —t时刻的相位，决定谐振动物体的运动状态 x, v
v的旋转矢量 与v轴夹角表 t 2 示t 时刻相位
t 0
2
v
t 1s
2 由图知 2 3 6 1 v(cms 1 ) 1 s 31.4 v m 31.4 A 10cm 15.7 3.14
0 15.7 x 10 cos(t )cm 6 31.4
M
一、两个同方向、同频率简谐振动的合成 质点同时参与同方向同频率 的谐振动 :
x1 ( t ) A1 cos( t 10 ) x2 ( t ) A2 cos( t 20 )
合振动 : x x1 x 2
20
A2
M 2
x A cos( t 0 )
简谐振动的三种定义:
(1)受力
F kx
(2)运动微分方程
d2x 2x 0 2 dt
(3)运动方程
x A cos( t 0 )
二、描述简谐振动的特征量 1、振幅 A 简谐振动物体离开平衡位置的最大位移（或 角位移）的绝对值。（由初始条件决定）
x A cos( t 0 )
v A sin( t 0 )
初始条件 t 0 , x x0 , v v0 初始条件代入以上两式可得：
物理讲义机械振动PPT课件
旋转矢量
§2 旋转矢量
自Ox轴的原点 O作一矢量 A，使 它 振的 幅模A ，等并于使振矢动量的A
在 Oxy平面内绕点 O作逆时针方向的 匀角速转动，其角
速度 与振动频率
相等，这个矢量就 叫做旋转矢量.
xA co ts ()
点旋以转o 矢为量原A
的端点在 x轴
上的投影点的
运动为简谐运
动.
t 0
第十一章
机械振动
2009.11
教学基本要求
一 掌握描述简谐运动的各个物理量 （特 别是相位）的物理意义及各量间的关系.
二 掌握描述简谐运动的旋转矢量法和图线表 示法，并会用于简谐运动规律的讨论和分析.
三 掌握简谐运动的基本特征，能建立一维简谐 运动的微分方程，能根据给定的初始条件写出 一维简谐运动的运动方程，并理解其物理意义.
例题：弹簧振子，轻弹簧劲度系数k＝0.72 N/m，振
子质量m＝0.02 kg，从平衡位置向右拉到
x0＝
0.04 m处释放，求：
（1）谐振动方程；
（2）物体从初始位置运动到第一次经过A/2处时的
速度；
v
0
（3）如在 x 0 ＝0.04 m处给物体一个向右的初速
度＝0.24 m/s，求谐振动方程。
（1） x 0 .0c4 o 6 .0 ts(m )
t0时 ， xx0， v=v0
解得 xA co ts ()
简谐运动方程
积分常数，根据初始条件确定
由 xA cots ()
简谐运动方程
得 vdxAsi nt()
dt
ad2xA2cost ()
dt2
其中 A
x2 0
(v0
)2
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第十四章 机械振动
2021/1/17
音障
飞行器在速度接近音速时，会有一股强大的阻力，使飞行器 产生强烈的振荡，速度衰减。这一现象称为音障。当飞行器突 破这一障碍后，一切声音全被抛在了身后，整个世界都安静了。 那些雾气是飞机突破音障时，是飞行器在突破音障的一瞬间， 由于空气气流的不均衡搅动瞬间凝结形成的。
四 理解同方向、同频率简谐运动的合成规律，了解拍和 相互垂直简谐运动合成的特点.
五 了解阻尼振动、受迫振动和共振的发生条件及规律.
2021/1/17
第十四章 机械振动
本章分三讲 第一讲 简谐振动的方程 第二讲 简谐振动的能量和合成 第三讲 阻尼振动 受迫振动 共振
2021/1/17
第14章 机械振动
14-0 第十四章教学基本要求 14-1 简谐运动 14-2 简谐运动中的振幅 周期 频率和相位 第14-1讲 14-3 旋转矢量 14-4 单摆和复摆 14-5 简谐运动的能量
第14-2讲
14-6 简谐运动的合成 第14-3讲 14ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ7 阻尼振动 受迫振动 共振
第十四章 机械振动 教学基本要求
一 掌握描述简谐运动的各个物理量（特别是相位）的物 理意义及各量间的关系.
二 掌握描述简谐运动的旋转矢量法和图线表示法，并会 用于简谐运动规律的讨论和分析.
三 掌握简谐运动的基本特征，能建立一维简谐运动的微 分方程，能根据给定的初始条件写出一维简谐运动的运动方 程，并理解其物理意义.
2021/1/17
音障
飞行器在速度接近音速时，会有一股强大的阻力，使飞行器 产生强烈的振荡，速度衰减。这一现象称为音障。当飞行器突 破这一障碍后，一切声音全被抛在了身后，整个世界都安静了。 那些雾气是飞机突破音障时，是飞行器在突破音障的一瞬间， 由于空气气流的不均衡搅动瞬间凝结形成的。
四 理解同方向、同频率简谐运动的合成规律，了解拍和 相互垂直简谐运动合成的特点.
五 了解阻尼振动、受迫振动和共振的发生条件及规律.
2021/1/17
第十四章 机械振动
本章分三讲 第一讲 简谐振动的方程 第二讲 简谐振动的能量和合成 第三讲 阻尼振动 受迫振动 共振
2021/1/17
第14章 机械振动
14-0 第十四章教学基本要求 14-1 简谐运动 14-2 简谐运动中的振幅 周期 频率和相位 第14-1讲 14-3 旋转矢量 14-4 单摆和复摆 14-5 简谐运动的能量
第14-2讲
14-6 简谐运动的合成 第14-3讲 14ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ7 阻尼振动 受迫振动 共振
第十四章 机械振动 教学基本要求
一 掌握描述简谐运动的各个物理量（特别是相位）的物 理意义及各量间的关系.
二 掌握描述简谐运动的旋转矢量法和图线表示法，并会 用于简谐运动规律的讨论和分析.
三 掌握简谐运动的基本特征，能建立一维简谐运动的微 分方程，能根据给定的初始条件写出一维简谐运动的运动方 程，并理解其物理意义.