机械振动和机械波·机械振动
一、教学目标
1．在物理知识方面的要求：
(1)知道什么是机械振动；(2)知道怎样描述机械振动。
2．通过观察演示实验，让学生明确机械振动的共同特点，从而总结出机械振
动的定义，进而引出表示机械振动的物理量。
3．在物理方法的教学中，由于这部分内容在教材中只介绍一个轮廓，把定量
的讨论放低，只做定性的研究，要用定性的语言来叙述和分析比较复杂的物理
现象，因此在教学过程中要注重学生用语言来叙述和分析比较复杂物理过程的
培养。
二、重点、难点分析
1．重点
(1)明确产生机械振动的条件。
(2)对表示机械振动的位移、速度、加速度等物理量特点的理解。
(3)对回复力概念的理解和判断。
(4)对表示机械振动的物理量(振幅、周期、频率)的掌握。
2．难点是机械振动这种复杂运动形式的理解和描述。
三、教具
演示机械振动的弹簧振子、单摆、大口瓶与鱼漂等。
四、主要教学过程
(一)引入新课
演示几种振动：弹簧振子，单摆，在大口水瓶中上下振动的鱼漂。让学生观察
上述运动的共同特点——往复性。
(二)教学过程设计
1．机械振动
(1)机械振动的定义：物体或物体的一部分在平衡位置附近来回做往复运动叫
做机械振动，常常简称振动。
(2)产生机械振动的条件
平衡位置：振动停止时物体所在的位置。
回复力：使振动物体回到平衡位置的力。
分析水平的弹簧振子的振动过程，可以请学生说：当振子离开平衡位置时，能
够使振子回到平衡位置的力是哪个力？这个力的特点是怎样的？
再分析图1弹簧下端的物体的振动。将物体由平衡位置向下拉下一小段距离后
释放，当物体在平衡位置下方时，重物所受合外力向上指向平衡位置；当重物在平
衡位置上方时，重物所受合外力向下指向平衡位置。就是说，重物偏离平衡位置后，
总受到一个指向平衡位置的力的作用，在这个力的作用下，重物将回到平衡位置，
这个合力就是回复力，在这个实验中回复力是由重力和弹簧的合力来充当的。回复
力是根据力的效果来命名的。
产生机械振动的条件：
(1)物体离开平衡位置后，受到回复力的作用；
(2)运动中物体所受到的阻力足够小。
2．振幅、周期和频率
对于机械振动，除去位移、速度、加速度来描述其运动情况外，由于机械振动具
有往复性和周期性，还要引入一些新的物理量来描述这种运动的特点。
振幅：振幅是反映振动强弱的物理量。
振动物体离开平衡位置的最大距离叫振幅，用A来表示，单位是米(m)。
提问：振幅是矢量还是标量？
(1)标量，只有大小没有方向。
(2)振幅越大，振幅越强烈，振动系统的能量越大。
周期：描述振动快慢的物理量。
振动物体完成一次全振动所用的时间叫周期，用T来表示，单位是秒(s)。
频率：物体在1秒内完成全振动的次数，用 f来表示，单位是赫兹(Hz)。频率
也是描述振动快慢的物理量。
提问和思考：物体运动到某一位置时开始计时，那么当它的位移、速度、加速度、
动能等哪一个物理量与开始时相等，就可以称为一次全振动了？
全振动：是指从某一初始时刻起，物体的振动状态再次恢复到初始时刻的过程。
平衡位置：振动的物体经过平衡位置时，所受的回复力为零。也可以说：平衡
位置是振动物体的回复力为零的位置。
由于振动过程最大的特点是周期性，为了描述方便，特别规定：振动的位移总
是以平衡位置为起点的。
以水平的弹簧振子为例说明。(在图中标出振子所在位置的位移)
3．例题
甲、乙两个弹簧振子，甲完成了 12次全振动，在相同时间内乙恰好完成了8次
全振动，求甲、乙振动周期之比和甲、乙振动频率之比。
解：设完成12次全振动所用时间为t，依题意可知，甲、乙周期为
T 甲＝t/12，T 乙＝t/8
其周期之比为
T 甲∶T 乙＝t/12∶t/8＝2∶3
由于频率是周期的倒数，所以频率之比为
f 甲∶f 乙＝3∶2
五、说明
应指导学生分清振动的快慢和振动物体的运动快慢的关系。在教学中应体现：
振动物体的各个状态量(位移、速度、加速度、动能等)都是周期性变化的，但在某一
时刻，各量之间存在一定的对应关系，例如，当位移最大时，物体的速度最小、加
速度最大。
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