高中物理第1章机械振动1.5受迫振动与共振同步备课课件沪科版选修3_4.ppt

1、第1章,1.5受迫振动与共振,学习目标 1.知道阻尼振动和无阻尼振动并能从能量的观点给予说明. 2.知道受迫振动的概念，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.理解共振的概念，知道常见的共振的应用和危害.,内容索引,自主预习梳理, 重点知识探究, 当堂达标检测,自主预习梳理,1.振动系统在振动过程中由于受到介质 作用而不断损失机械能，致使_不断减小，这种振动叫做 振动. 2.振动系统在 变化的外力作用下，得到了能量补偿，使振动持续下去，这种外力叫做 力，系统在周期性变化的 力作用下的振动叫做 振动. 3.振子做自由振动时的频率叫做振动系统的 .,阻力,振幅,阻尼,

2、周期性,驱动,驱动,受迫,固有频率,4.物体做 时，振动稳定后的频率等于 的频率，跟物体自身的 无关. 5.当驱动力的频率跟物体的固有频率 时，物体做受迫振动的振幅最大，这种现象叫做 .,受迫振动,驱动力,固有频率,共振,相等,重点知识探究,一、振动中的能量损失,1.在研究弹簧振子和单摆振动时，我们强调忽略阻力的影响，它们做的振动都属于简谐运动.如图1所示，置于空气中的弹簧振子振动时，它的振幅有没有变化？它会一直振动下去吗？,答案振子在空气中振动时，振幅缓慢减小，最终会停止振动.,答案,图1,2.若将振子浸没在水中，振子的振动情况有什么明显变化？,答案,答案振子在水中振动时，会发现振幅明显减小

3、，振动很快停止.,1.对阻尼振动的理解 (1)同一简谐运动能量的大小由振幅的大小确定. (2)阻尼振动中振幅减小的快慢跟所受阻尼的大小有关，阻尼越大，振幅减小得越快. (3)物体做阻尼振动时，振幅虽不断减小，但振动的频率仍由自身结构特点所决定，并不会随振幅的减小而变化.例如，用力敲锣，由于锣受到空气的阻尼作用，振幅越来越小，锣声减弱，但音调不变. (4)阻尼振动若在一段不太长的时间内振幅没有明显的减小，可以把它当作简谐运动来处理.,2.阻尼振动和无阻尼振动的比较,例1 (多选)一单摆做阻尼振动，则在振动过程中 A.振幅越来越小，周期也越来越小 B.振幅越来越小，周期不变 C.在振动过程中，通过

4、某一位置时，机械能始终不变 D.在振动过程中，机械能不守恒，周期不变,解析,答案,解析该题考查阻尼振动的能量和周期.因单摆做阻尼振动，所以振幅越来越小，机械能越来越小，振动周期不变.,(1)为什么振子的振幅不会减小？,二、受迫振动,图2,如图2所示，若把弹簧振子挂在曲轴上，然后均匀转动曲轴，等到振动稳定后发现振幅不会减小，而且弹簧振子的频率与曲轴转动频率相等.当改变曲轴转动频率时，振子的频率也随之发生变化.,答案,答案因为驱动力对其做功，周期性的补充能量，故振子的振幅不会减小.,(2)振子受迫振动的频率与振子的固有频率、驱动力的频率之间有什么关系？,答案,答案振子受迫振动的频率与驱动力的频率相

5、等，与振子的固有频率无关.,1.受迫振动 加在振动系统上的周期性外力，叫做驱动力.系统在驱动力作用下的振动叫做受迫振动. 2.受迫振动的周期和频率 物体做受迫振动时，振动稳定后的频率等于驱动力的频率，跟物体的固有频率无关.,例2 如图3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，让振子上下自由振动，测得振动频率为2 Hz，然后匀速转动摇把，转速为240 r/min， 当振子振动稳定后，它的振动周期为,图3,解析,答案,如图4所示，几个不同的单摆悬挂在同一根较粗的绳子上，其中A、D摆长相等，使A摆摆动起来后，A摆的振动带动绳子做同样频率的晃动，就给了其他

6、几个摆周期性变化的驱动力，使它们都振动起来. (1)B、C、D、E摆振动的频率是否相等？等于什么？,三、共振及其产生的条件,图4,答案,答案B、C、D、E摆振动的频率都相等，等于A的振动频率.,(2)可观察到D的振幅最大，由此得出什么结论？,答案,答案当驱动力频率跟物体固有频率相等时，物体做受迫振动的振幅最大.,1.共振的条件 驱动力的频率与物体的固有频率相等，即ff固. 2.共振曲线 如图5所示，共振曲线的横坐标为驱动力的频率， 纵坐标为受迫振动物体的振幅.,图5,由共振曲线可知，当驱动力的频率与物体的固有频率相等时，受迫振动的振幅最大.,3.共振的利用与防止 (1)利用：由共振的条件知，要

7、利用共振，就应尽量使驱动力的频率与物体的固有频率一致.如：共振筛、荡秋千、共振转速计等. (2)防止：由共振曲线可知，在需要防止共振危害时，要尽量使驱动力的频率与固有频率不相等，而且相差越大越好.如：部队过桥应便步走.,4.固有振动、受迫振动、共振的比较,例3 (多选)一个单摆做受迫振动，其共振曲线(振幅A与驱动力的频率f的关系)如图6所示，则 A.此单摆的固有周期为2 s B.此单摆的摆长约为1 m C.若摆长增大，单摆的固有频率增大 D.若摆长增大，共振曲线的峰将向右移动,解析,答案,图6,解析由共振条件知单摆固有频率为f0.5 Hz，则其固有周期为T 2 s，选项A正确； 由单摆周期公式

8、 选项B对； 摆长增大，单摆的周期变大，其固有频率变小，共振曲线的峰将向左移动，选项C、D错.,当堂达标检测,1.(多选)如图7所示，当A振动起来后，通过绷紧 水平绳迫使B、C振动起来，下列说法正确的是 A.A、B、C三个单摆的周期均相同 B.只有A、C两个单摆周期相同 C.A、B、C三个单摆的振幅相同 D.B的振幅比C的振幅小,解析,答案,1,2,图7,解析B、C两个单摆都在A的作用下做受迫振动.故B、C的周期都与A的周期相等，故A正确； A与C摆长相等，即固有频率相等，C摆达到共振所需的条件，振幅比B的大，故选项D正确.,1,2,2.(多选)下列关于共振的防止和利用的说法，正确的是 A.共振现象总是有害的，所以要避免共振现象发生 B.队伍过桥要慢行是