受迫振动共振课件-高二上学期物理人教版选择性()

第二章

机械振动第6节

受迫振动共振思考：你知道为什么大钟会无缘无故地鸣响吗？东汉以后三国纷争年代，有一天，魏都洛阳宫殿前面的一口大钟，突然无缘无故地鸣响起来，满朝文武议论纷纷，有的以为是不祥之兆,也有人乘机献媚，把它说成是祥瑞。1.知道什么是阻尼振动，知道实际的振动可以看作简谐运动的条件.2.知道什么是受迫振动，知道受迫振动的频率等于驱动力的频率，而跟振动物体的固有频率无关.3.知道什么是共振，掌握产生共振的条件，理解共振曲线.简谐运动无外力干预振幅不变，机械能守恒现实生活中是否存在简谐运动？若振动过程中存在阻力，它的振幅又发生如何变化呢？由于实际的振动系统都会受到摩擦力、黏滞力等阻碍作用，振幅必然逐渐减小，最终停止知识点一：振动中的能量损失1.固有振动和固有频率(1)固有振动：振动系统在不受外力的情况下的振动.(2)固有频率：固有振动的频率.由系统本身的性质决定，与振幅大小无关.

2.阻尼振动(1)定义：振动系统受到阻力的作用，振幅随时间逐渐减小的振动，叫作阻尼振动.(2)阻尼振动的图像思考与讨论1：阻尼振动中振动系统能量衰减的方式有哪些？(1)一种是由于振动系统受到摩擦阻力的作用，使振动系统的机械能逐渐转化为内能.例如：单摆运动时受到空气的阻力.(2)另一种是由于振动系统引起邻近介质中各质点的振动，使能量向四周辐射出去，从而自身机械能减少.例如：音叉发声时，一部分机械能随声波辐射到周围空间，导致音叉振幅减小.2.阻尼振动中，在振幅逐渐减小的过程中，振动系统的周期和频率也会发生变化吗？TTT不变，振子的频率和周期与振幅无关.点击播放视频实际的振动一定是阻尼振动.摇曳的树叶会停下来，摆动的秋千也会停止运动.那么怎样才能产生持续的振动呢？受迫振动用周期性的外力作用于振动系统，补偿系统机械能的损耗，使系统持续地振动下去。知识点二：受迫振动产生持续的振动最简单的办法是使周期性的外力作用于振动系统，外力对系统做功，补偿系统的能量损耗，使系统的振动维持下去。对振动系统施加的周期性的外力，这种周期性的外力叫作驱动力。机器运转时底座发生的振动、扬声器纸盆的振动，都是受迫振动。1.驱动力2.受迫振动系统在驱动力作用下的振动，叫作受迫振动。如图，架子上面的电动机向下面的两组弹簧—钩码系统施加周期性的驱动力，使钩码做受迫振动。改变电动机的转速可以调整驱动力的频率。研究受迫振动的频率做一做（1）接通电源，使钩码做受迫振动，观察记录驱动力的频率和钩码振动的频率。（2）改变驱动力的频率，再做记录。研究受迫振动的频率视频思考：钩码做受迫振动的频率与驱动力的频率有什么关系？结论：（1）物体做受迫振动达到稳定后，物体振动的频率等于驱动力的频率，与物体的固有频率无关。（2）驱动力的频率与系统的固有频率相差越少，振幅越大，相差越多，振幅越小。知识点三：共振现象及其应用做一做：如图，铁架横梁上挂着几个摆长不同的摆。其中，A与D、G的摆长相同，D的摆球质量大于其他摆球。使D摆偏离平衡位置后释放，D摆在振动中通过横梁对其他几个摆施加周期性的驱动力。在振动稳定后比较各球的振幅。实验现象：通过观察会发现，固有频率与D摆相同的A摆、G摆振幅最大，固有频率与D摆相差较多的C摆、E摆振幅最小。小球共振实验视频（1）定义：（3）受迫振动的规律横轴：表示驱动力的频率纵轴：表示受迫振动的振幅（2）共振曲线1.共振驱动力的频率f等于物体的固有频率f0时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振。f驱=f固时，振幅有最大值；f驱与

f固差别越大时，振幅越小2.共振的应用（1）测量发动机转速的转速计偏心轮转动产生周期性的驱动力，当驱动力频率与筛子固有频率相当时会产生距离振动，提高筛除杂物效率。发动机的转速计原理图不同长度的钢片安装在同一个支架上，与开动着的机器紧密接触，机器的振动引起转速计的轻微振动，固有频率与机器转速一致的那个钢片发生共振。（2）共振筛应使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率共鸣箱几乎所有乐器都利用了共振达到放大某一频率，同时抑制其他频率声音的目的。（3）共鸣箱原子和分子的共振能够制造各种光源（如日光灯、激光），也能制造电子表、原子钟等。3.共振的防止使驱动力的频率与物体的固有频率不同，而且相差越大越好。（1）军队过桥便步走,火车过桥慢行1831年，一队骑兵通过曼彻斯特附近的一座便桥时，由于马蹄节奏整齐，桥梁发生共振而断裂。（2）轮船航行时要看波浪的撞击方向而改变速度和方向（3）机器运转时为了防止共振要调节转速或者在振动物体底座加防振垫因为喊叫声中某一频率若正好与山上积雪的固有频率相吻合，就会因共振引起雪崩，其后果十分严重。登雪山运动员登山时严禁大声喊叫？振动中的能量损失受迫振动在驱动力作用下的振动受迫振动共振现象及其应用产生共振的条件共振的应用和防止受迫振动共振驱动力：对振动系统施加的周期性的外力固有振动：系统不受外力作用时的振动固有频率：固有振动的频率1．下列各种振动中，不是受迫振动的是(

)

A．敲击后的锣面的振动

B．缝纫机针的振动

C．人挑担子时，担子上下振动

D．蜻蜓蝴蝶翅膀的振动Ａ2.如图所示，曲轴上悬挂一弹簧振子，转动摇把，曲轴可以带动弹簧振子上下振动。开始时不转动摇把，而让振子自由上下振动，测得其频率为2Hz，然后匀速转动摇把，转速为240r/min，当振子振动稳定时，它振动的周期为（）A.0.5sB.0.25sC.2sD.4sB3.下图是一个弹簧振子做阻尼振动的振动图像,曲线上A、B两点的连线与横轴平行,下列说法正确的是(

)A.振子在A时刻的动能等于B时刻的动能B.振子在A时刻的势能等于B时刻的势能C.振子在A时刻的机械能等于B时刻的机械能D.振子在A时刻的机械能小于B时刻的机械能B