2018-2019學(xué)年高中物理 第1章 機(jī)械振動(dòng) 第4講 生活中的振動(dòng)課件 魯科版選修3-4.ppt

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1、第1章——,機(jī)械震動(dòng),,第4講 生活中的振動(dòng),目標(biāo)定位 1.知道什么是阻尼振動(dòng)；知道在什么情況下可以把實(shí)際發(fā)生的振動(dòng)看做簡諧運(yùn)動(dòng). 2.知道驅(qū)動(dòng)力、受迫振動(dòng)的概念，通過實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識受迫振動(dòng)的特點(diǎn). 3.知道共振發(fā)生的條件以及應(yīng)用共振和防止共振的事例和方法．,,欄目索引 CONTENTS PAGE,一、阻尼振動(dòng),振幅不斷 的振動(dòng)．,二、受迫振動(dòng)與共振 1．驅(qū)動(dòng)力： 的外力． 2．受迫振動(dòng)：在 作用下產(chǎn)生的振動(dòng)．,減小,周期性,周期性外力,3．物體做受迫振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)穩(wěn)定后的周期或頻率總等于 的周期或頻率，與物體的固有周期或頻率 4．共振：當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的周期(或頻率)與物體的固有周

2、期(或固有頻率) 時(shí)，受迫振動(dòng)的振幅達(dá)到 ，這種現(xiàn)象叫做共振．,驅(qū)動(dòng)力,,無關(guān),．,相等,最大,想一想 自由振動(dòng)、受迫振動(dòng)和共振分別對應(yīng)的周期(或頻率)是什么？ 答案 自由振動(dòng)對應(yīng)固有周期(或固有頻率)，受迫振動(dòng)對應(yīng)驅(qū)動(dòng)力的周期(或頻率)，而共振對應(yīng)的是驅(qū)動(dòng)力的周期(或頻率)與固有周期(或頻率)相等．,三、共振的應(yīng)用與防止,1．應(yīng)用： 、魚洗噴水、核磁共振儀． 2．預(yù)防：集體列隊(duì)經(jīng)過橋梁要 走、輪船航行時(shí)改變航向和速率使海浪沖擊力的頻率與輪船的固有頻率相差 ．,音叉共鳴箱,便步,很大,一、阻尼振動(dòng)和受迫振動(dòng),,1．阻尼振動(dòng)是振動(dòng)系統(tǒng)在阻力的作用下，振幅逐漸減小的振動(dòng)． 阻尼

3、振動(dòng)中振幅雖逐漸減小，但振動(dòng)的頻率不會(huì)變化，此頻率稱為固有頻率，由振動(dòng)系統(tǒng)決定． 2．受迫振動(dòng)是指系統(tǒng)在驅(qū)動(dòng)力作用下的振動(dòng)．做受迫振動(dòng)的物體的振動(dòng)頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，與物體的固有頻率無關(guān)．,說明：受迫振動(dòng)中，若周期性的驅(qū)動(dòng)力給系統(tǒng)補(bǔ)充的能量與系統(tǒng)因振動(dòng)阻尼消耗的能量相等，物體做等幅振動(dòng)，但此振動(dòng)不是簡諧運(yùn)動(dòng)．,例1 一單擺做阻尼振動(dòng)，則在振動(dòng)過程中( ) A．振幅越來越小，周期也越來越小 B．振幅越來越小，周期不變 C．在振動(dòng)過程中，通過某一位置時(shí)，機(jī)械能始終不變 D．在振動(dòng)過程中，機(jī)械能不守恒，周期不變,解析 因單擺做阻尼振動(dòng)，所以振幅越來越小，機(jī)械能越來越?。駝?dòng)周期不變，只是比單擺的固

4、有周期大． 答案 BD,例2 如圖1所示的裝置，彈簧振子的固有頻率是4 Hz.現(xiàn)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)把手，給彈簧振子以周期性的驅(qū)動(dòng)力，測得彈簧振子振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的頻率為1 Hz，則把手轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率為( ) A．1 Hz B．3 Hz C．4 Hz D．5 Hz,圖1,解析 受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，故把手轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率為1 Hz，選項(xiàng)A正確． 答案 A,二、對共振的理解,1．定義 物體做受迫振動(dòng)時(shí)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率等于系統(tǒng)的固有頻率時(shí)，振動(dòng)的振幅最大，這種現(xiàn)象叫共振． 2．發(fā)生共振的條件 f驅(qū)＝f固，即驅(qū)動(dòng)力的頻率等于振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率．,3．共振曲線(如圖2所示),圖2,4．共振的防止與利用 (1)利用：

5、由共振的條件知，要利用共振，就應(yīng)盡量使驅(qū)動(dòng)力的頻率與物體的固有頻率一致．如共振篩、蕩秋千、共振轉(zhuǎn)速計(jì)等． (2)防止：由共振曲線可知，在需要防止共振危害時(shí)，要盡量使驅(qū)動(dòng)力的頻率和固有頻率不相等，而且相差越多越好．如：部隊(duì)過橋應(yīng)便步走． 說明：共振是物體做受迫振動(dòng)時(shí)的一種特殊現(xiàn)象．,例3 如圖3所示在一根張緊的水平繩上懸掛五個(gè)擺，其中A、E的擺長為l，B的擺長為0.5l，C的擺長為1.5l，D的擺長為2l，先使A振動(dòng)起來，其他各擺隨后也振動(dòng)起來，則擺球振動(dòng)穩(wěn)定后( ) A．D的振幅一定最大 B．E的振幅一定最大 C．B的周期一定最短 D．四個(gè)擺的周期相同,圖3,解析 A振動(dòng)起來后，使得B、C、D

6、、E做受迫振動(dòng)，振動(dòng)的頻率都等于A振動(dòng)的頻率，即各擺振動(dòng)的周期都相等，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確； 由于D與A的擺長相差最大，E與A的擺長相等，所以D的振幅最小，E發(fā)生共振，振幅最大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確． 答案 BD,例4 如圖4表示一彈簧振子做受迫振動(dòng)時(shí)的振幅與驅(qū)動(dòng)力頻率的關(guān)系，由圖可知( ) A．驅(qū)動(dòng)力頻率為f2時(shí)，振子處于共振狀態(tài) B．驅(qū)動(dòng)力頻率為f3時(shí)，振子的振動(dòng)頻率為f3 C．假如讓振子自由振動(dòng)，它的頻率為f2 D．振子做自由振動(dòng)時(shí)，頻率可以為f1、f2、f3,圖4,解析 由題圖可知當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率為f2時(shí)，振子的振幅最大，即振子發(fā)生共振現(xiàn)象，故A正確； 由共振條件知振子的固有頻率為f2，所以

7、C正確，D錯(cuò)誤； 振子做受迫振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)頻率由驅(qū)動(dòng)力的頻率決定，故B正確． 答案 ABC,1．若空氣阻力不可忽略，單擺在偏角很小的擺動(dòng)中，總是減小的物理量為( ) A．振幅 B．位移 C．周期 D．機(jī)械能,對阻尼振動(dòng)的理解,,答案 AD,2．如圖5所示是單擺做阻尼運(yùn)動(dòng)的位移－時(shí)間圖線，下列說法中正確的是( ),A．?dāng)[球在P與N時(shí)刻的勢能相等 B．?dāng)[球在P與N時(shí)刻的動(dòng)能相等 C．?dāng)[球在P與N時(shí)刻的機(jī)械能相等 D．?dāng)[球在P時(shí)刻的機(jī)械能小于N時(shí)刻的機(jī)械能,圖5,解析 由于擺球的勢能大小由其位移和擺球質(zhì)量共同決定，P、N兩時(shí)刻位移大小相同，關(guān)于平衡位置對稱，所以勢能相等，A正確； 由于系統(tǒng)機(jī)械能在

8、減少，P、N勢能相同，則P處動(dòng)能大于N處動(dòng)能，所以B、C、D錯(cuò)．故正確答案為A. 答案 A,對受迫振動(dòng)的理解,3．如圖6所示，曲軸上懸掛一彈簧振子，轉(zhuǎn)動(dòng)搖把，曲軸可以帶動(dòng)彈簧振子上下振動(dòng)．開始時(shí)不轉(zhuǎn)動(dòng)搖 把，讓振子上下自由振動(dòng)，測得振動(dòng)頻率為 2 Hz，然后勻速轉(zhuǎn)動(dòng)搖把，轉(zhuǎn)速為240 r/min， 當(dāng)振子振動(dòng)穩(wěn)定后，它的振動(dòng)周期為( ),圖6,答案 B,對共振的理解,4．一個(gè)單擺做受迫振動(dòng)，其共振曲線(振幅A與驅(qū)動(dòng)力的頻率f的關(guān)系)如圖7所示，則( ) A．此單擺的固有周期約為0.5 s B．此單擺的擺長約為1 m C．若擺長增大，單擺的固有頻率增大 D．若擺長增大，共振曲線的峰將向右移動(dòng),圖7,擺長增大，單擺的固有周期變大，其固有頻率變小，共振曲線的峰將向左移動(dòng)，選項(xiàng)C、D錯(cuò)．,答案 B,