高中物理 1.6 迫振動(dòng) 共振課件 粵教版選修3-4.ppt

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目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,一、受迫振動(dòng) 1.等幅振動(dòng):簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是實(shí)際振動(dòng)的理想化模型,只要提供給振動(dòng)系統(tǒng)一定的能量,使它開(kāi)始振動(dòng),由于系統(tǒng)的機(jī)械能守恒,振子就以一定的振幅永不停止地振動(dòng)下去,這種振動(dòng)叫做等幅振動(dòng)。 2.阻尼振動(dòng):在實(shí)際的振動(dòng)系統(tǒng)中,除了受到回復(fù)力以外,還受到摩擦力和其他阻力,系統(tǒng)由于要克服阻力做功,機(jī)械能就會(huì)損耗,所以系統(tǒng)的機(jī)械能隨著時(shí)間逐漸減少,振動(dòng)的振幅也逐漸減小,最終停止振動(dòng)。這種振幅逐漸減小的振動(dòng),叫做阻尼振動(dòng),也叫減幅振動(dòng)。 3.受迫振動(dòng):用周期性的外力作用于振動(dòng)系統(tǒng),外力對(duì)系統(tǒng)做功,補(bǔ)償系統(tǒng)的能量損耗,使系統(tǒng)持續(xù)地振動(dòng)下去,這種周期性的外力叫做驅(qū)動(dòng)力,物體在外界驅(qū)動(dòng)力作用下的振動(dòng)叫做受迫振動(dòng)。,,,,,,,,,,,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,二、共振 1.共振:驅(qū)動(dòng)力頻率等于物體的固有頻率時(shí),受迫振動(dòng)的振幅最大,這種現(xiàn)象叫做共振。 2.共振曲線:如圖所示,共振曲線的橫坐標(biāo)為驅(qū)動(dòng)力的頻率,縱坐標(biāo)為受迫振動(dòng)物體的振幅。 共振曲線直觀地反映出了驅(qū)動(dòng)力的頻率對(duì)受迫振動(dòng)物體振幅的影響,由共振曲線可知,當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率與物體的固有頻率相等時(shí),受迫振動(dòng)的振幅最大。,,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,三、共振的利用和防止 1.共振的利用 (1)特點(diǎn):在應(yīng)用共振時(shí),應(yīng)使驅(qū)動(dòng)力頻率接近或等于振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率,振動(dòng)將更劇烈。 (2)實(shí)例:轉(zhuǎn)速計(jì)、共振篩。 2.共振的防止 (1)特點(diǎn):在防止共振時(shí),驅(qū)動(dòng)力頻率與系統(tǒng)的固有頻率相差越大越好。 (2)實(shí)例:部隊(duì)過(guò)橋時(shí)用便步;火車過(guò)橋時(shí)減速;輪船航行時(shí),改變航向或航速。目的都是使驅(qū)動(dòng)力的頻率遠(yuǎn)離物體的固有頻率。,,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,一洗衣機(jī)在正常工作時(shí)非常平穩(wěn),當(dāng)切斷電源后,發(fā)現(xiàn)洗衣機(jī)先是振動(dòng)越來(lái)越劇烈,然后振動(dòng)再逐漸減弱,對(duì)這一現(xiàn)象討論解釋為什么。 提示 洗衣機(jī)正常工作時(shí),波輪運(yùn)轉(zhuǎn)頻率大于它的固有頻率,當(dāng)切斷電源后,運(yùn)轉(zhuǎn)頻率變小,當(dāng)變到等于固有頻率時(shí)發(fā)生共振,洗衣機(jī)振動(dòng)最劇烈。,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,一、阻尼振動(dòng) 1.從能量角度來(lái)看,實(shí)際的振動(dòng)都是阻尼振動(dòng)。由于摩擦和介質(zhì)阻力做負(fù)功,系統(tǒng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能等其他形式的能,機(jī)械能的總量減少,如果沒(méi)有能量補(bǔ)充,最終振動(dòng)要停下來(lái),這就是阻尼振動(dòng)。 2.阻尼振動(dòng)中振幅雖然逐漸減小,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。 3.實(shí)際的振動(dòng)嚴(yán)格來(lái)說(shuō)都是阻尼振動(dòng),要使振幅恒定,可定期補(bǔ)充能量,如機(jī)械擺鐘。,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,根據(jù)你對(duì)阻尼振動(dòng)的理解,說(shuō)說(shuō)同一簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量大小由什么物理量決定。 答案:同一簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量大小由振幅大小決定。,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,【例1】 (多選)如圖所示是一個(gè)彈簧振子做阻尼振動(dòng)的振動(dòng)圖象,曲線上A、B兩點(diǎn)的連線與橫軸平行,下列說(shuō)法正確的是( )(導(dǎo)學(xué)號(hào)51150013) A.振子在A時(shí)刻的動(dòng)能等于B時(shí)刻的動(dòng)能 B.振子在A時(shí)刻的勢(shì)能等于B時(shí)刻的勢(shì)能 C.振子在A時(shí)刻的機(jī)械能等于B時(shí)刻的機(jī)械能 D.振子在A時(shí)刻的機(jī)械能大于B時(shí)刻的機(jī)械能,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,思路分析解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn):(1)振幅的大小反映彈簧振子的能量大小;(2)振子的勢(shì)能與振子的位移大小有關(guān)。 解析:由于彈簧振子做阻尼振動(dòng),所以A時(shí)刻的機(jī)械能大于B時(shí)刻的機(jī)械能,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確;由于振子的勢(shì)能與振子的位移有關(guān),所以選項(xiàng)B正確;振子在A時(shí)刻的動(dòng)能大于B時(shí)刻的動(dòng)能,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。 答案:BD,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,(多選)下列說(shuō)法正確的是( ) A.阻尼振動(dòng)必定有機(jī)械能損失 B.物體做阻尼振動(dòng)時(shí),由于振幅減小,頻率也隨著減小 C.物體做阻尼振動(dòng)時(shí),振幅雖然減小,但是頻率不變 D.做阻尼振動(dòng)的物體,振動(dòng)頻率仍由自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定 答案:ACD 解析:做阻尼振動(dòng)的物體,其振幅不斷減小,所以其機(jī)械能也在不斷減小,即必定有機(jī)械能損失,但其頻率由自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定,與振幅無(wú)關(guān),所以其頻率不變。,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,二、受迫振動(dòng)與共振 1.從受力角度:振動(dòng)物體所受驅(qū)動(dòng)力的方向跟它的運(yùn)動(dòng)方向相同時(shí),驅(qū)動(dòng)力對(duì)它起加速作用,使它的振幅增大,驅(qū)動(dòng)力的頻率跟物體的固有頻率越接近,使物體振幅增大的力的作用次數(shù)就越多,當(dāng)驅(qū)動(dòng)力頻率等于物體的固有頻率時(shí),它的每一次作用都使物體的振幅增加,從而使振幅達(dá)到最大。 2.從功能關(guān)系角度:驅(qū)動(dòng)力頻率越接近物體的固有頻率,驅(qū)動(dòng)力與物體運(yùn)動(dòng)一致的次數(shù)越多,驅(qū)動(dòng)力對(duì)物體做的正功越多,振幅就越大。當(dāng)驅(qū)動(dòng)力頻率等于物體的固有頻率時(shí),驅(qū)動(dòng)力始終對(duì)物體做正功,使振動(dòng)能量不斷增加,振幅不斷增大,直到增加的能量等于克服阻尼作用損耗的能量時(shí),振幅才保持不變。,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,【例2】 (多選) 如圖所示,在一條張緊的繩上掛7個(gè)擺,先讓A擺振動(dòng)起來(lái),則其余各擺也隨之振動(dòng)。已知A、B、F三擺的擺長(zhǎng)相同,則下列判斷正確的是( ) (導(dǎo)學(xué)號(hào)51150014) A.7個(gè)擺的固有頻率都相同 B.振動(dòng)穩(wěn)定后7個(gè)擺的振動(dòng)頻率都相同 C.B、F擺的擺長(zhǎng)與A擺相同,它們的振幅最大 D.除A擺外,D、E擺離A擺最近,它們的振幅最大,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,思路分析解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn): (1)固有頻率由振動(dòng)物體本身的結(jié)構(gòu)(擺長(zhǎng))決定,而物體做受迫振動(dòng)時(shí),其振動(dòng)頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率,與固有頻率無(wú)關(guān)。 (2)驅(qū)動(dòng)力的頻率與物體的固有頻率越接近,受迫振動(dòng)的振幅越大。 解析:7個(gè)擺的擺長(zhǎng)不完全相同,固有頻率不完全相同,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;A擺振動(dòng)起來(lái)后,帶動(dòng)其余6個(gè)擺做受迫振動(dòng),振動(dòng)穩(wěn)定后7個(gè)擺的振動(dòng)頻率都相同,選項(xiàng)B正確;B、F擺的擺長(zhǎng)與A擺相同,發(fā)生共振,振幅最大,選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤。 答案:BC,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,在飛機(jī)的發(fā)展史中有一個(gè)階段,飛機(jī)上天后不久,飛機(jī)的機(jī)翼很快就抖動(dòng)起來(lái),而且越抖越厲害,后來(lái)人們經(jīng)過(guò)了艱苦的探索,利用在飛機(jī)機(jī)翼前緣處裝置一個(gè)配重桿的方法解決了這一問(wèn)題,在飛機(jī)機(jī)翼前裝置配重桿的主要目的是( ) (導(dǎo)學(xué)號(hào)51150015) A.加大飛機(jī)的慣性 B.使機(jī)體更加平衡 C.使機(jī)翼更加牢固 D.改變機(jī)翼的固有頻率 答案:D 解析:機(jī)翼的振動(dòng)是受迫振動(dòng),其振動(dòng)的頻率與發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)的頻率相等,當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的頻率接近機(jī)翼的固有頻率時(shí),機(jī)翼抖得就越厲害,在機(jī)翼前裝置配重桿的主要目的就是改變其固有頻率,使其固有頻率與發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)頻率相差很大,防止共振發(fā)生,D正確。,