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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,*,*,*,第十一章,第,5,节,新知预习,巧设计,名师课堂,一点通,创新演练,大冲关,随堂检测,归纳小结,课下作业,综合提升,要点一,要点二,要点三,1,知道什么是阻尼振动；知道在什么,情况下可以把实际发生的振动看做,简谐运动。,2,知道什么叫驱动力，什么叫受迫振,动，能举出受迫振动的实例。知道,受迫振动的频率等于驱动力的频率，,跟物体的固有频率无关。,3,知道什么是共振以及发生共振的条,件。,1,固有振动和固有频率,(1),固有振动：不受外力作用的振动。,(2),固有频率：固有振动的频率。,2,阻尼振动,(1),阻力作用下的振动：当振动系统受到阻力的作用时，振动受到了,，系统克服,的作用要做功，消耗机械能，因而,减小，最后停下来。,(2),阻尼振动：,逐渐减小的振动。振动系统受到的,越大，,减小得越快，阻尼振动的图象如图,11,5,1,所示，振幅越来越小，最后停止振动。,图,11,5,1,阻尼,阻尼,振幅,振幅,阻尼,振幅,(3),实际振动的理想化：当,很小时，在不太长的时间内看不出振幅明显减小，于是可以把它当做,来处理。,关键一点,阻尼振动的振幅逐渐减小，但振动周期不变。,阻尼,简谐运动,3,受迫振动,(1),持续振动的获得：,实际的振动由于阻尼作用最终要停下来，要维持系统的持续振动，办法是使,的外力作用于振动系统，外力对系统,，补偿系统的,。,(2),驱动力：作用于振动系统的,的外力。,(3),受迫振动：振动系统在,作用下的振动。,(4),受迫振动的频率：,做受迫振动的系统振动稳定后，其振动频率等于,的频率，与系统的,无关。,周期性,做功,能量损耗,周期性,驱动力,驱动力,固有频率,4,共振,(1),条件：驱动力频率,系统的固有频率。,(2),特征：共振时受迫振动的,最大。,(3),共振曲线：如图,11,5,2,所示。,图,11,5,2,等于,振幅,5,共振的应用与防止,(1),共振的应用：,采用方法：在应用共振时，驱动力频率接近或等于振动系统的,。,实例：转速计、,。,固有频率,共振筛,(2),共振的防止：,采用方法：在防止共振时，驱动力频率与系统的,相差越大越好。,实例：部队过桥时用,；火车过桥时减速；轮船航行时，改变航向或航速。目的都是使驱动力的频率,物体的固有频率。,关键一点,驱动力的频率越接近固有频率，振幅越大，二者相等时振幅最大。,固有,频率,便步,远离,1,下列说法正确的是,(,),A,实际的自由振动必然是阻尼振动,B,在外力作用下的振动是受迫振动,C,阻尼振动的振幅越来越小,D,受迫振动稳定后的频率与自身物理条件无关,解析：,实际的自由振动，必须不断克服外界阻力做功而消耗能量，振幅会逐渐减小，必然是阻尼振动，故,A,、,C,正确；只有在周期性外力,(,驱动力,),的作用下物体所做的振动才是受迫振动，,B,错；受迫振动稳定后的频率由驱动力的频率决定，与自身物理条件无关，,D,对。,答案：,ACD,2,如图,11,5,3,所示，在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，让振子自由上下振动，测得其频率为,2 Hz,；然后以,60 r/min,的转速匀速转动摇把，当振子振动稳定时，它的振动周期为,(,),图,11,5,3,A,0.25 s,B,0.5 s,C,1 s D,2 s,解析：,弹簧振子受摇把的作用而振动，做受迫振动，所以其振动的周期等于驱动力的周期。故正确答案为,C,。,答案：,C,图,11,5,4,答案：,A,4,队伍过桥不要齐步走，其目的是,(,),A,减小对桥的压力,B,减小人脚对桥的冲击力,C,使桥各部分受力均匀,D,避免使桥发生共振,解析：,队伍过桥时如果齐步走，给桥以周期性驱动力，有可能使桥发生共振，故,D,正确。,答案：,D,现实生活中的振动几乎都是阻尼振动，原因就是在振动中始终受到空气阻力的作用，系统克服阻力做功，机械能不再守恒，像挂钟不上发条，钟摆就会停下来。简谐运动是不受阻力的运动，不损失机械能，这是一种理想模型。下面就两种运动对比一下：,振动类型,比较项目,阻尼振动,简谐运动,产生条件,受到阻力作用,不受阻力作用,振幅,如果没有能量补充，物体的振幅会越来越小,振幅不变,振动能量,有损失,保持不变,振动图象,实例,用锤敲锣，锣面的振动,弹簧振子的振动,名师点睛,(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),是否是阻尼振动，关键是看振幅是否逐渐减小。,1,一单摆在空气中振动，振幅逐渐减小。下列说法正确的是,(,),A,机械能逐渐转化为其他形式的能,B,后一时刻的动能一定小于前一时刻的动能,C,后一时刻的势能一定小于前一时刻的势能,D,后一时刻的机械能一定小于前一时刻的机械能,审题指导,在阻尼振动中，振动系统的机械能减小，即动能和势能之和减小。但在一段较短的时间内，动能和势能不一定都减小，关键要看动能与势能之间是如何转化的以及转化的快慢。,解析,单摆在振动过程中，因不断克服空气阻力做功，使机械能逐渐转化为内能，选项,A,和,D,对；虽然单摆总的机械能在逐渐减小，但在振动过程中动能和势能仍不断地相互转化，动能转化为势能时，动能逐渐减小，势能逐渐增大，而势能转化为动能时，势能逐渐减小，动能逐渐增大，所以不能断言后一时刻的动能,(,或势能,),一定小于前一时刻的动能,(,或势能,),，故选项,B,、,C,不对。,答案,AD,振动的振幅逐渐减小，则振动系统的能量,(,机械能,),逐渐减小，而振动系统的动能和势能如何变化，还要看振子是远离平衡位置还是向平衡位置振动。,振动类别,项目,自由振动,受迫振动,受力情况,仅受回复力,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,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,常见例子,弹簧振子或单摆,(,10),机器运转时底座发生的振动,2,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。普通钢轨长为,12.6 m,，列车固有振动周期为,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,答案,ABD,(1),受迫振动的频率等于驱动力的频率。,(2),处理实际问题时，注意区分固有频率、受迫振动频率和驱动力的频率。,1,从受力角度来看,振动物体所受驱动力的方向跟它的运动方向相同时，驱动力对它起加速作用，使它的振幅增大，驱动力的频率跟物体的固有频率越接近，使物体振幅增大的力的作用次数就越多，当驱动力频率等于物体的固有频率时，它的每一次作用都使物体的振幅增加，从而使振幅达到最大。,2,从功能关系来看,当驱动力频率越接近物体的固有频率时，驱动力与物体运动一致的次数越多，驱动力对物体做正功越多，振幅就越大。当驱动力频率等于物体固有频率时，驱动力始终对物体做正功，使振动能量不断增加，振幅不断增大，直到增加的能量等于克服阻尼作用损耗的能量时，振幅才不再增加。,3,利用共振解决问题,(1),在分析解答有关共振问题时，要抓住产生共振的条件分析：驱动力的频率等于固有频率时产生共振，此时振动的振幅最大。,(2),在解决有关共振的实际问题时，要抽象出受迫振动这一物理模型，弄清驱动力频率和固有频率，然后利用共振的条件进行求解。,(3),图象法解决问题直观方便，利用共振图线可以找出最大振幅，以及振动的固有频率或固有周期，然后再利用周期公式进行分析，如图,11,5,5,所示。,图,11,5,5,名师点睛,(1),当驱动力的频率与固有频率相差越大时，振动的振幅就越小；当驱动力的频率与固有频率相等时，振幅最大。,(2),从受迫振动的振幅与频率的关系图象中可以得到振动的固有频率，在计算中可以利用这一条件。,3,把一个筛子用四根弹簧支起来，筛子上安一个电动偏心轮，它每转一周，给筛子一个驱动力，这样就做成了一个共振筛，如图,11,5,6,所示。筛子做自由振动时，完成,10,次全振动用时,15 s,，在某电压下，电动偏心轮转速是,36 r/min,。已知增大电压可使偏心轮转速提高；增加筛子质量，可以增大筛子的固有周期，那么要使筛子的振幅增大，下列做法正确的是,(,),图,11,5,6,A,提高输入电压,B,降低输入电压,C,增加筛子质量,D,减小筛子质量,审题指导,解答本题时应注意以下两点。,(1),筛子的振幅与哪些物理量有关。,(2),偏心轮的周期与哪些物理量有关。,答案,AC,(1),在分析解答有关共振问题时，要抓住产生共振的条件：驱动力的频率等于固有频率时产生共振，此时振动的振幅最大。,(2),在解决有关共振的实际问题时，要抽象出受迫振动这一物理模型，弄清驱动力频率和固有频率，然后利用共振的条件进行求解。,点击下图进入 随堂检测 归纳小结,点击下图进入 课下作业 综合提升,
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