高中物理 1.6 迫振动 共振课件 粤教版选修3-4.ppt

目标导航 预习导引 目标导航 预习导引 一 二 三 一 受迫振动1 等幅振动 简谐运动是实际振动的理想化模型 只要提供给振动系统一定的能量 使它开始振动 由于系统的机械能守恒 振子就以一定的振幅永不停止地振动下去 这种振动叫做等幅振动 2 阻尼振动 在实际的振动系统中 除了受到回复力以外 还受到摩擦力和其他阻力 系统由于要克服阻力做功 机械能就会损耗 所以系统的机械能随着时间逐渐减少 振动的振幅也逐渐减小 最终停止振动 这种振幅逐渐减小的振动 叫做阻尼振动 也叫减幅振动 3 受迫振动 用周期性的外力作用于振动系统 外力对系统做功 补偿系统的能量损耗 使系统持续地振动下去 这种周期性的外力叫做驱动力 物体在外界驱动力作用下的振动叫做受迫振动 目标导航 预习导引 一 二 三 二 共振1 共振 驱动力频率等于物体的固有频率时 受迫振动的振幅最大 这种现象叫做共振 2 共振曲线 如图所示 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 共振曲线直观地反映出了驱动力的频率对受迫振动物体振幅的影响 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 目标导航 预习导引 一 二 三 三 共振的利用和防止1 共振的利用 1 特点 在应用共振时 应使驱动力频率接近或等于振动系统的固有频率 振动将更剧烈 2 实例 转速计 共振筛 2 共振的防止 1 特点 在防止共振时 驱动力频率与系统的固有频率相差越大越好 2 实例 部队过桥时用便步 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远离物体的固有频率 目标导航 预习导引 一 二 三 一洗衣机在正常工作时非常平稳 当切断电源后 发现洗衣机先是振动越来越剧烈 然后振动再逐渐减弱 对这一现象讨论解释为什么 提示洗衣机正常工作时 波轮运转频率大于它的固有频率 当切断电源后 运转频率变小 当变到等于固有频率时发生共振 洗衣机振动最剧烈 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 一 阻尼振动1 从能量角度来看 实际的振动都是阻尼振动 由于摩擦和介质阻力做负功 系统的机械能转化为内能等其他形式的能 机械能的总量减少 如果没有能量补充 最终振动要停下来 这就是阻尼振动 2 阻尼振动中振幅虽然逐渐减小 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 3 实际的振动严格来说都是阻尼振动 要使振幅恒定 可定期补充能量 如机械摆钟 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 根据你对阻尼振动的理解 说说同一简谐运动的能量大小由什么物理量决定 答案 同一简谐运动的能量大小由振幅大小决定 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 例1 多选 如图所示是一个弹簧振子做阻尼振动的振动图象 曲线上A B两点的连线与横轴平行 下列说法正确的是 导学号51150013 A 振子在A时刻的动能等于B时刻的动能B 振子在A时刻的势能等于B时刻的势能C 振子在A时刻的机械能等于B时刻的机械能D 振子在A时刻的机械能大于B时刻的机械能 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 思路分析解答本题时应注意以下两点 1 振幅的大小反映弹簧振子的能量大小 2 振子的势能与振子的位移大小有关 解析 由于弹簧振子做阻尼振动 所以A时刻的机械能大于B时刻的机械能 选项C错误 D正确 由于振子的势能与振子的位移有关 所以选项B正确 振子在A时刻的动能大于B时刻的动能 选项A错误 答案 BD 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 多选 下列说法正确的是 A 阻尼振动必定有机械能损失B 物体做阻尼振动时 由于振幅减小 频率也随着减小C 物体做阻尼振动时 振幅虽然减小 但是频率不变D 做阻尼振动的物体 振动频率仍由自身结构特点决定答案 ACD解析 做阻尼振动的物体 其振幅不断减小 所以其机械能也在不断减小 即必定有机械能损失 但其频率由自身结构特点决定 与振幅无关 所以其频率不变 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 二 受迫振动与共振1 从受力角度 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 从功能关系角度 驱动力频率越接近物体的固有频率 驱动力与物体运动一致的次数越多 驱动力对物体做的正功越多 振幅就越大 当驱动力频率等于物体的固有频率时 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 振幅才保持不变 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 例2 多选 如图所示 在一条张紧的绳上挂7个摆 先让A摆振动起来 则其余各摆也随之振动 已知A B F三摆的摆长相同 则下列判断正确的是 导学号51150014 A 7个摆的固有频率都相同B 振动稳定后7个摆的振动频率都相同C B F摆的摆长与A摆相同 它们的振幅最大D 除A摆外 D E摆离A摆最近 它们的振幅最大 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 思路分析解答本题时应注意以下两点 1 固有频率由振动物体本身的结构 摆长 决定 而物体做受迫振动时 其振动频率等于驱动力的频率 与固有频率无关 2 驱动力的频率与物体的固有频率越接近 受迫振动的振幅越大 解析 7个摆的摆长不完全相同 固有频率不完全相同 选项A错误 A摆振动起来后 带动其余6个摆做受迫振动 振动稳定后7个摆的振动频率都相同 选项B正确 B F摆的摆长与A摆相同 发生共振 振幅最大 选项C正确 D错误 答案 BC 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 在飞机的发展史中有一个阶段 飞机上天后不久 飞机的机翼很快就抖动起来 而且越抖越厉害 后来人们经过了艰苦的探索 利用在飞机机翼前缘处装置一个配重杆的方法解决了这一问题 在飞机机翼前装置配重杆的主要目的是 导学号51150015 A 加大飞机的惯性B 使机体更加平衡C 使机翼更加牢固D 改变机翼的固有频率答案 D解析 机翼的振动是受迫振动 其振动的频率与发动机振动的频率相等 当发动机的频率接近机翼的固有频率时 机翼抖得就越厉害 在机翼前装置配重杆的主要目的就是改变其固有频率 使其固有频率与发动机振动频率相差很大 防止共振发生 D正确