十一、5外力作用下的振动模板课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,ks5u精品课件,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,外力作用下的振动,1,、,单摆的理想化模型：,在,细线,的一端拴上一个,小球,，另一端,固定,在悬点上，如果线的,伸缩和质量可以忽略不计,，球的,直径比线长短得多。,2,、,单摆运动的性质：,在摆角,5,的条件下，单摆的振动可看作,简谐振动,。,4,、,单摆振动的周期公式,单摆周期与,摆长,和,重力加速度,有关,与振幅和质量无关。,复习回顾,2,振动的能量与振幅有关，,振幅越大，振动的能量越大,4,、,简谐运动中动能和势能在发生相互转化，但机械能的总量保持不变，即,机械能守恒,。,3,定义：振动系统不受外力的作用，此时的振动叫做,固有振动,，其振动频率称为,固有频率,。,条件：,在振动方向只受回复力作用,能量：,机械能守恒,图像：,振幅不变,现实生活中是否存在简谐运动？,一、固有周期和固有频率,4,演示的是实际振动情况：,当系统受到阻力的作用时，我们说振动受到了阻尼。,条件：,受到阻力,能量：,机械能转化为内能,图象：,振幅逐渐减小,5,二、阻尼振动,1,、,阻尼振动：振幅逐渐减小的振动,。,简谐运动是一个等幅振动！,2,、,阻尼振动的图象,3,、振动系统受到的阻尼越大，振幅减小得越快，阻尼过大时，系统将不能发生振动。,4,、实际的自由振动一定是阻尼振动。,6,问题,1,：振幅减小的快慢与什么有关？,振幅减小的快慢跟所受的阻尼有关，阻尼越大，振幅减小得越快。,问题,2,：物体在做阻尼振动时的周期或频率如何变化？,物体做阻尼振动时周期频率不变。振动的固有周期、频率由自身的结构特点决定。,在实际问题中，阻尼振动若在一段不太长的时间内振幅没有明显的减小，可认为是,等幅振动。,7,思考：用什么方法才能得到持续的振动呢？,比如我们在荡秋千的时候，如何能让秋千一直摆动呢？,补偿！,驱动力！,8,三、受迫振动,1,、驱动力：,作用在振动系统上的,周期性外力,2,、受迫振动：系统在驱动力作用下的振动,请举出你所知道的受迫振动的例子,条件：,受到阻力和驱动力。,能量：,机械能转化为内能，其他能转化为机,械能。,9,受迫振动的频率跟什么有关呢,?,受迫振动实例：,跳板在人走过时发生的振动,机器底座在机器运转时发生的振动,听到声音时耳膜的振动,电磁打点计时器的振针所做的振动,思考：,10,3,、受迫振动的特点：,(1),物体做受迫振动时，,振动稳定后的,频率总等于驱动力的频率,，,与,系统的,固有频率无关,。,(,2),但物体做受迫振动的振幅是否与物体的固有频率有联系呢,?,11,实验研究,12,结论：,受迫振动中，,驱动力的频率等于振动物体的固有频率时，振幅最大；驱动力的频率跟固有频率相差越大，振幅越小。,横轴：表示驱动力的频率,纵轴：表示受迫振动的振幅,图象的意义：,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,13,四、共 振,1,、定义：驱动力的频率等于系统的固有频率时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振。,2,、共振曲线,：,图象特点,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,14,声音的共鸣,声音的共振现象,共鸣箱,音叉下面所装的空箱,15,五、共振的应用和防止,测量发动机转速的转速计,共振筛,1,、,共振的应用,发动机的转速计原理图,16,微波炉加热原理：食物中水分子的振动频率,2500MHz,，具有大致相同频率的电磁波称为,“,微波,”,。微波炉加热食品时，炉内产生很强的振荡电磁场，使食物中的水分子作受迫振动，发生共振，将电磁辐射能转化为内能，从而使食物的温度迅速升高。微波加热是对物体内部的整体加热，极大地提高了加热效率。,17,生活中的共振现象,共振筛,18,共振筛的原理示意图,19,生活中的共振现象,龙洗,盆,20,盆沿图案由回纹和龙纹构成，盆底有四条龙，盆沿有两只盆耳，倒了些清水到“龙洗”中，用手掌慢慢地去摩擦盆边的提耳，霎时间，铜盆便可以发出嗡嗡之声，其中盛的水便会起雾、震荡、溅起层层浪花，随着摩擦越来越快，水花也越冲越高，最奇妙的是由盆底四条龙嘴上可喷出20-50厘米左右的水花，大有龙泉喷珠之妙，溅起水花的源头，恰巧在盆底刻有四条龙的龙口位置，盆里的青龙，也好像游动了起来，并不时地翻腾跳跃，搅得浪花荡漾，水珠四射。更为神奇的是，喷起的水柱，在空中聚成了一个四边的方型。设计巧妙，图形各异，漂亮非常，令人称奇叫绝。且寓意为“风升水起”，代表好运和富贵。,21,生活中的共振现象,美国有一农场农妇，习惯于用吹笛的方式招呼丈夫回家吃饭，可当她有一次吹笛时，居然发现树上的毛毛虫纷纷坠地而死，惊讶之余，她到自己的果园吹了几个小时，一下子将果树上的毛毛虫收拾的一干二净，究其原因，还是笛子发出的声音引起毛毛虫内脏发生剧烈共振而死亡。,22,唐朝时候洛阳某寺一僧人房中挂着的一件乐器，经常莫名其妙地自动鸣响，僧人因此惊恐成疾，四处求治无效。他有一个朋友是朝中管音乐的官员，闻讯特去看望他。这时正好听见寺里敲钟声，那件乐器又随之作响。于是朋友说：你的病我可以治好，因为我找到你的病根了。只见朋友找到一把铁锉，在乐器上锉磨几下，乐器便再也不会自动作响了。,生活中的共振现象,23,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。,生活中的共振现象,24,1940,年，美国的全长,860,米的塔柯姆大桥,在建成后的,4,个月就因风共振而倒塌,生活中的共振现象,25,1890,年，一艘名叫,“,马尔波罗号,”,帆船在从新西兰驶往英国的途中，突然神秘地失踪了,20,年后，人们在火地岛海岸边发现了它奇怪的是：船上的东西都原封未动完好如初船长航海日记的字迹仍然清稀可辨；就连那些死已多年的船员，也都,“,各在其位,”,，保持着当年在岗时的,“,姿势,”,。,1948,年初，一艘荷兰货船在通过马六甲海峡时，一场风暴过后，全船海员莫名其妙地死光。,在匈牙利鲍拉得利山洞入口，,3,名旅游者齐刷刷地突然倒地，停止了呼吸,.,26,次声波,频率,小于,20Hz,（,赫兹,）的,声波,叫做次声波。次声波不容易衰减，不易被水和空气吸收。而次声波的波长往往很长，因此能绕开某些大型障碍物发生衍射。某些次声波能绕地球,2,至,3,周。某些频率的次声波由于和人体器官的,振动,频率相近，容易和人体器官产生,共振,，对人体有很强的伤害性，危险时可致人死亡。,27,五、共振的应用和防止,2,、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、火车过桥时要放慢速度。,（,2,）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。,（,3,）,轮船航行时要看波浪的撞击方向而改变速度和方向。,（,4,）装修剧场、房屋时使用吸声材料等。,28,结论：,利用共振时，应使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率；,防止共振时，应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,29,小结,:,1.,受迫振动：物体在外界驱动力作用下的振动,2.,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,3.,驱动力的频率接近物体的固有频率时，受迫,振动的振幅增大，这种现象叫做共振。,4.,利用共振时，应使驱动力的频率接近或等于,振动物体的固有频率；,防止共振时，应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,5.,简谐运动、阻尼振动与受迫振动的区别,30,简谐运动、阻尼振动与受迫振动的区别,简谐运动是一种理想化的模型，物体运动过程中的一切阻力都不考虑；阻尼振动却考虑阻力的影响，是更实际的一种运动；而受迫振动则是物体做阻尼振动时受到周期性驱动力作用下的振动。三者对比列表如下：,31,振动类型,比较项目,简谐运动,阻尼振动,受迫振动,产生条件,不受阻力作用,受阻力作用,受阻力和驱动力作用,频率,固有频率,固有频率,驱动力频率,振幅,不变,减少,大小变化不确定,振动图象,形状不确定,实例,弹簧振子振动，单摆做小角度摆动,敲锣打鼓发出的声音越来越弱，是因振幅越来越小,扬声器纸盆振动发声,32,特别提醒：,(1),阻尼振动中振幅虽逐渐减小，但振动的频率不会变化，此频率称为固有频率，由振动系统决定,。,(2),受迫振动中，若驱动力给系统补充的能量与系统因振动阻尼消耗的能量相等，物体做等幅振动，但此振动不是简谐运动,33,1.,如图所示，是用来测量各种发动机转速的转速计原理图。在同一铁支架,NM,上焊有固有频率依次为,80Hz,、,60Hz,、,40Hz,、,20Hz,的四个钢片,a,、,b,、,c,、,d,。将,M,端与正在转动的电动机接触，发现,b,钢片振幅最大，则,a,、,b,、,c,、,d,此时振动频率为,_,，电动机转速为,_r/min,。,3600,60Hz,课 堂 练 习,34,2.,如图所示演示装置，一根张紧的水平绳上挂着四个单摆，让,b,摆摆动，其余各摆也摆动起来，可以发现（）,A.,a,摆摆动周期最短,B.,c,摆摆动周期最长,C.,各摆摆动的周期均与,b,摆相同,D.,d,摆振幅最大,CD,课 堂 练 习,35,3.,两个弹簧振子，甲的固有频率为,f,，乙的固有频率为,4f,，当它们均在频率为,2f,的驱动力作用下做受迫振动时，则（）,A,、甲的振幅较大，振动频率为,f,B,、乙的振幅较大，振动频率为,4f,C,、甲的振幅较大，振动频率为,2f,D,、乙的振幅较大，振动频率为,2f,C,36,4.,下列哪些实例中要应用共振,?,哪些实例中要防止共振,?,A.,跳水运动员从跳板后端走向前端的过程中,B.,跳水运动员做起跳动作的,“,颠板,”,过程,C.,轮船在风浪中行驶时,D.,制作小提琴的音箱时,应用共振的有：,BD,；防止共振的有：,AC,37,5.,如图所示为单摆做受迫振动时的共振曲线，从图可知该单摆振动的固有频率为,Hz,，在驱动力的频率由,0.4Hz,增大到,0.6Hz,的过程中，单摆振动的振幅变化情况是,_,其摆长是,_.,(g=10m/s,2,),先增大后减小,0.5,0.5,1m,38,6,、汽车的车身是装在弹簧上的，如果这个系统的固有周期是,1.5s,，汽车在一条起伏不平的路上行驶，路上各凸起处大约都相隔,8m,，汽车以多大速度行驶时，车身上下颠簸得最剧烈？,39,7,、,如图所示，在曲轴,A,上悬挂一个弹簧振子，如果不转动把手,B,，而用手向下拉振子小球,m,，放开手后，让小球上下自由振动测得弹簧振子做,30,次全振动所用的时间是,15s,；如果匀速转动把手，也可使弹簧振子上下振动若使把手以转速,n,30r/min,匀速转动当弹簧振子的振动达到稳定后，它的振动周期是,_s,若要想使弹簧振子的振幅达到最大，则把手的转速应为,_r/min.,40,8、如图所示是一个单摆的共振曲线，求：,（,1,）单摆的摆长,L,（,g,取,9.8m/s,2,）,（,2,）若摆长减小，共振曲线的峰将怎样移动？为什么？,41,作业,42,