《受迫振动与共振》ppt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,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,知 识 储 备 区,学 习 探 究 区,自 我 检 测 区,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,第,1,章,机械振动,第1章,1.4,受迫振动与共振,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,.,学习目标定位,1.4 受迫振动与共振1.知道阻尼振动和无阻尼振动并能从能量,知识储备区,知识链接,2.,能量损失,动能,势能,知识储备区知识链接2.能量损失 动能 势能,知识储备区,3.,阻力,振幅,阻尼,4.,周期性,驱动,驱动,受迫,5.,固有频率,6.,受迫振动,驱动力,固有频率,7.,相等,共振,新知呈现,知识储备区3.阻力 振幅 阻尼新知呈现,学习探究区,一、,振动中的能量损失,二、,受迫振动,三,、,共振及其产生的条件,学习探究区一、振动中的能量损失二、受迫振动三、共振及其产生的,一、振动中的能量损失,问题设计,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？,图,1,答案,振子在空气中振动时，振幅缓慢减小，,最终会停止振动,.,一、振动中的能量损失问题设计1.在研究弹簧振子和单摆振动时，,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,振子在水中振动时，会发现振幅明显减小，振动很快停止,.,2.若将振子浸没在水中，振子的振动情况有什么明显变化？,要点提炼,1,.,对阻尼振动的理解,(1),同一简谐运动能量的大小由,的大小确定,.,(2),阻尼振动中振幅减小的快慢跟所受,的大小有关，,越大，振幅减小得越快,.,振幅,阻尼,阻尼,要点提炼1.对阻尼振动的理解振幅阻尼阻尼,(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,.,(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,2,.,阻尼振动和无阻尼振动的比较,振动类型,比较,内容,阻尼振动,无阻尼振动,产生条件,受到阻力作用,不受阻力作用或受到阻力作用，但外界补充能量,振幅,如果没有能量补充，物体的振幅会,振幅,越来越小,不变,2.阻尼振动和无阻尼振动的比较 振动类型,振动图像,实例,用锤敲锣，由于锣的振动，发出响亮的锣声，但锣声越来越弱，振幅越来越小，属阻尼振动,弹簧振子的振动，单摆的振动,振动图像实例用锤敲锣，由于锣的振动，发出响亮的锣声，但锣声越,例,1,一单摆做阻尼振动，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,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,.,BD,例1一单摆做阻尼振动，则在振动过程中()解析该题考查,问题设计,二、受迫振动,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,.,图,2,问题设计二、受迫振动如图2所示，若把弹簧振子挂在曲轴上，然图,(1),为什么振子的振幅不会减小？,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,振子受迫振动的频率与驱动力的频率相等，与振子的固有频率无关,.,(1)为什么振子的振幅不会减小？,要点提炼,1,.,受迫振动,加在振动系统上的,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,的频率，跟物体的,无关,.,周期性,驱动力,固有频率,要点提炼1.受迫振动周期性驱动力固有频率,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,(,),A.s B.s C.2 s D.4 s,图,3,解析,受迫振动的周期等于驱动力的周期，,故,T,s,s.,B,例2如图3所示，曲轴上悬挂一弹簧振子，图3解析受迫振动的,问题设计,三、共振及其产生的条件,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，就给了其他几个摆周期性变,化的驱动力，使它们都振动起来,.,图,4,问题设计三、共振及其产生的条件如图4所示，几个不同的单摆悬挂,(1),B,、,C,、,D,、,E,摆振动的频率是否相等？等于什么？,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,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)B、C、D、E摆振动的频率是否相等？等于什么？,要点提炼,1,.,共振的条件,驱动力的频率与物体的,相等，即,f,.,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,.,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,.,图,5,固有频率,f,固,最大,要点提炼1.共振的条件图5固有频率f固最大,3,.,共振的利用与防止,(1),利用：由共振的条件知，要利用共振，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,.,3.共振的利用与防止,4,.,固有振动、受迫振动、共振的比较,振动类型,比较,内容,固有振动,受迫振动,共振,受力情况,仅受回复力,周期性驱动力作用,周期性驱动力作用,振动周期或频率,由系统本身性质决定，即固有周期或固有频率,由驱动力的周期或频率决定，即,T,T,驱,或,f,f,驱,T,T,固,或,f,f,固,4.固有振动、受迫振动、共振的比较 振,振动能量,振动物体的机械能不变,由产生驱动力的物体提供,振动物体获得的能量最大,常见例子,弹簧振子或单摆,机器运转时底座发生的振动,共振筛、声音的共鸣等,振动能量振动物体的机械能不变由产生驱动力的物体提供振动物体获,例,3,铺设铁轨时，每两根钢轨接缝处都必须留有一定的间隙，匀速运行的列车经过轨端接缝处时，车轮就会受到一次冲击,.,由于每一根钢轨长度相等，所以这个冲击力是周期性的，列车受到周期性的冲击做受迫振动,.,普通钢轨长,L,为,12.6 m,，列车固有振动周期,T,为,0.315 s.,下列说法正确的是,(,),A.,列车的危险速率为,40 m/s,B.,列车过桥需要减速，是为了防止列车与桥发生共振现象,C.,列车运行的振动频率和列车的固有频率总是相等的,D.,增加钢轨的长度有利于列车高速运行,例3铺设铁轨时，每两根钢轨接缝处都必须留有一定的间隙，匀速,解析,对于受迫振动，当驱动力的频率与固有频率相等时将发生共振现象，所以列车的危险速率,v,40 m/s,，,A,正确,.,为了防止共振现象发生，过桥时需要减速，,B,正确,.,为了保证列车行驶的安全，应使其振动频率和列车的固有频率不相等，,C,错,.,由,v,可知，,L,增大，,T,不变，,v,变大，所以,D,正确,.,答案,ABD,解析对于受迫振动，当驱动力的频率与固有频率相等时将发生共振,课堂要点小结,受,迫,振,动,与,共,振,阻尼振动,特征：振幅递减,能量转化：机械能转化为内能,固有振动,固有频率：由系统本身决定,振幅不变：机械能不变,受迫振动,驱动力,受迫振动的频率等于驱动力的频率,共振,条件：,f,f,固,特点：受迫振动的振幅最大,共振现象的利用和防止,课堂要点小结受阻尼振动特征：振幅递减固有振动固有频率：由系统,自我检测区,自我检测区,1.,如图,6,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,图,6,1.如图6所示，当A振动起来后，通过绷紧图6,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,.,答案,AD,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,2.2011,年,3,月,11,日，日本发生了里氏,9.0,级大地震，导致很多房屋坍塌，场景惨不忍睹，就此事件，下列说法正确的是,(,),A.,所有建筑物振动周期相同,B.,所有建筑物振幅相同,C.,建筑物的振动周期由其固有周期决定,D.,所有建筑物均做受迫振动,2.2011年3月11日，日本发生了里氏9.0级大地震，导致,解析,地面上的所有建筑物都在同一驱动力作用下做受迫振动，它们的振动周期都与驱动力的周期相同，与其固有周期无关，故,A,、,D,正确，,C,错误,.,由于不同的建筑物固有周期不一定相同，所以做受迫振动时，它们的振幅不一定相同，,B,错误,.,答案,AD,解析地面上的所有建筑物都在同一驱动力作用下做受迫振动，它们,