人教版物理选修3-4同步配套课件：第十一章-机械振动-11.5课件.ppt

1、5.外力作用下的振动，1。了解什么是阻尼振动以及阻尼振动中的能量转换。2.众所周知，受迫振动物体的振动频率与固有频率无关，但等于驱动力的频率。3.了解共振及其发生的条件，了解共振的应用和预防实例。1，2，3，4，5，1。自然振动为简谐运动的物体的回复力是振动系统内部的相互作用力。如果振动系统不受外力影响，此时的振动称为固有振动，其振动频率称为固有频率。阻尼振动当振动系统受到阻力影响时，我们说振动被阻尼了。振动系统的阻尼越小，振幅下降越慢。当阻尼很小时，可以忽略不计，将其视为简谐运动。这种振幅减小的振动称为阻尼振动。在阻尼振动的过程中，振动的频率会随着振幅的逐渐减小而变化吗？为什么？提示：不变。

2、当一个物体被阻尼时，它的振动频率仍然由它自身的结构特性决定，尽管它的振幅越来越小。例如，当锣被用力敲击时，锣的振幅变得越来越小，锣声减弱，但音调保持不变。受迫振动系统在驱动力作用下的振动称为受迫振动。当强迫振动稳定时，系统振动的频率等于周期驱动力的频率，与系统的固有频率无关。共振条件是驱动力的频率等于物体的固有频率。此时，受迫振动的振幅最大。共振曲线如图所示。共振曲线的横坐标是驱动力的频率，纵坐标是受迫振动物体的振幅。共振曲线直接反映了驱动力的频率对强迫振动振幅的影响。从共振曲线可以看出，当驱动力的频率等于物体的固有频率时，强迫振动的振幅最大。用扁担挑水时，有时水桶里的水会汹涌澎湃，溅出水桶。

3、为什么？如何避免这种现象？有人建议，在提水时，由于行走时肩膀的起伏，水由于周期性的驱动力而被迫振动。当驱动力频率接近或等于水桶中的水的自然频率时，水桶中的水发生共振，因此水湍流变得越来越严重，直到水溅出。为了避免这种现象，有必要使驱动力的频率远离水桶中水的固有频率。解决办法是改变行走速度或停止行走一段时间。如果在水桶里放一些漂浮的物体，阻尼会增加，这样振动系统就可以克服阻力做功，消耗一些能量，这样也可以有效地减小水的振动幅度。阻尼振动与简谐运动的比较现实生活中几乎所有的振动都是阻尼振动，原因是空气阻力总是在振动中起作用，系统克服阻力做功，机械能不再守恒，就像挂钟不上弦就会停止一样。简谐运动是一

4、种理想模型，没有阻力就不能失去机械能。让我们比较一下：一，二，三，一，二，三，特别要注意的是，当一个物体阻尼振动时，振幅会不断减小，但是振动的频率仍然是由其自身的结构特性决定的，不会随着振幅的减小而改变。硬锣，由于空气的阻尼作用，振幅越来越小，锣声减弱，但音调保持不变。1，2，3，2，自由振动，强迫振动和共振的比较，1，2，3，3，如何理解共振曲线图中所示的共振曲线直观地反映了物体强迫振动的振幅和驱动力的频率之间的关系。当驱动力的频率f等于固有频率f时，强迫振动的振幅最大。1，2，3，共振曲线可以理解，物体受迫振动的频率等于驱动力的频率，与固有频率无关然而，物体的固有频率在振动过程中也起着很大

5、的作用。如果驱动力的频率与物体的固有频率相差很大，尽管物体仍然必须根据驱动力的频率而振动，但是根据固有频率而振动的物体本身的力仍然顽固地抵抗驱动力，导致物体的实际振动幅度很小。如果两者之间的差距越小，效果就会越弱。当驱动力的频率正好等于物体的固有频率时，这两种力不仅不会相互削弱，反而“相互配合”，大大增加了物体的振动幅度，引起共振现象。共振现象的原因也可以从能量积累的角度来解释。当物体的固有频率与驱动力频率相同时，如果驱动力按照固有频率与物体的振动同步，驱动力总是对物体做正功，从而使物体的能量达到最大稳定状态，形成共振。1、2、3、特别警告(1)根据共振的条件，要利用共振，我们应该尽力使驱动力

6、的频率与物体的固有频率一致。如共振筛、摆动、共振转速表等。(2)根据共振曲线，当需要防止共振危害时，需要使驱动力的频率和物体的固有频率不相等，并且差越大越好。类型1，类型2，类型3，阻尼振动的理解例1单摆阻尼振动的振动图如图所示。下面的陈述是正确的：(A)钟摆球在时间A的动能等于时间b的动能。钟摆球在时间A的势能等于时间b的势能。钟摆球在时间A的机械能等于时间b的机械能。钟摆球在时间A的机械能大于时间b的机械能。类型1。分析：单摆振动过程中，由于不断克服空气阻力，动能逐渐转化为内能，C项是错误的，D项是正确的；尽管单摆的总机械能在逐渐减少，但在振动过程中，动能和势能仍在不断地相互转化。因为单摆

7、在时间A和时间B的位移相等，势能相等，但动能不相等。项目甲是错误的，项目乙是正确的。答：BD，第一类，第二类，第三类，反映主题：后阻尼振动的特性(1)振幅越来越小。(2)振动频率不随时间变化。本主题只研究第一点。在例1中，随着时间的延迟，单摆的振幅变小，其周期也随之改变？为什么？答：常数，阻尼振动的周期只由系统本身的特性决定，不会随振幅的减小而改变。第1类，第2类，第3类，共振曲线的理解例2右图显示了单摆的共振曲线，其中横轴表示驱动力的频率，纵轴表示单摆的受迫振动的振幅，因此可以计算出单摆的摆长。指出：熟悉共振条件是分析问题的关键。类型1，类型2，类型3，分析：根据图像和共振条件，驱动力频率为0.4赫兹，这是单摆的固有频率。结果可以通过单摆周期公式得到。从图中可以看出，当驱动力的频率为0.4赫兹时，单摆的振幅最大，然后单摆发生共振。根据产生共振的条件，单摆的固有频率为0.4赫兹，答案为1.56米，类型1，类型2和类型3。在分析和回答关于共振的问题时，我们应该掌握产生共振的条件。当：的驱动力频率等于固有频率时，将发生共振，振幅最大。在示例2中，如果摆动长度变长，绘制图像的峰值将向哪个方向移动？类型1，类型2，类型3，共振的应用，共振筛实施例3筛由四个弹簧支撑众所周知，增加电压可以提高偏