高中物理教科版選修3-4課件：第1章第4節(jié)《阻尼振動(dòng) 受迫振動(dòng)》

《高中物理教科版選修3-4課件：第1章第4節(jié)《阻尼振動(dòng) 受迫振動(dòng)》》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理教科版選修3-4課件：第1章第4節(jié)《阻尼振動(dòng) 受迫振動(dòng)》（28頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

歡迎進(jìn)入物理課堂 第4節(jié)阻尼振動(dòng)受迫振動(dòng) 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 知道阻尼振動(dòng) 知道自由振動(dòng)和阻尼振動(dòng)的區(qū)別 2 掌握受迫振動(dòng)的概念 理解受迫振動(dòng)的振幅與驅(qū)動(dòng)力的頻率之間的關(guān)系 3 理解共振的原因 掌握產(chǎn)生共振的條件 重點(diǎn)難點(diǎn) 1 決定受迫振動(dòng)頻率的因素及發(fā)生共振的條件 2 阻尼振動(dòng)中振幅變化的關(guān)系及共振中振幅隨驅(qū)動(dòng)力頻率變化的關(guān)系 第4節(jié) 核心要點(diǎn)突破 課堂互動(dòng)講練 知能優(yōu)化訓(xùn)練 課前自主學(xué)案 課標(biāo)定位 課前自主學(xué)案 一 阻尼振動(dòng)1 固有頻率 如果振動(dòng)系統(tǒng)不受外力作用 也不受任何阻力 只在自身回復(fù)力作用下的振動(dòng) 稱為 其振動(dòng)頻率稱為 固有頻率由 的特征決定 2 阻尼振動(dòng) 1 阻力作用下的振動(dòng)變化 當(dāng)振動(dòng)系統(tǒng)受到阻力的作用時(shí) 振動(dòng)受到了 系統(tǒng)克服 的作用要做功 消耗 因而 減小 最后停下來(lái) 2 阻尼振動(dòng) 指 逐漸減小的振動(dòng) 振動(dòng)系統(tǒng)受到的阻尼越大 振幅減小得越 自由振動(dòng) 固有頻率 系統(tǒng)本身 阻力 阻力 機(jī)械能 振幅 振幅 快 二 受迫振動(dòng)阻尼振動(dòng)最終要停下來(lái) 要維持系統(tǒng)的持續(xù)振動(dòng) 簡(jiǎn)單的辦法是使 的外力作用于振動(dòng)系統(tǒng) 外力對(duì)系統(tǒng)做正功 補(bǔ)償系統(tǒng)的能量損耗 這種 的外力叫做驅(qū)動(dòng)力 系統(tǒng)在 作用下的振動(dòng)叫做受迫振動(dòng) 做受迫振動(dòng)的系統(tǒng)振動(dòng)穩(wěn)定后 其振動(dòng)頻率等于 的頻率 與系統(tǒng)的固有頻率無(wú)關(guān) 周期性 周期性 驅(qū)動(dòng)力 驅(qū)動(dòng)力 三 共振 共振的應(yīng)用和防止1 共振 驅(qū)動(dòng)力的頻率 振動(dòng)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 共振的應(yīng)用與防止 1 應(yīng)用 共振篩等 2 防止 軍隊(duì)過(guò)橋時(shí)要走 步 輪船航行時(shí)要適時(shí)改變輪船的 與 發(fā)射載人宇宙飛船時(shí)要考慮共振可能給宇航員造成的傷害 機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)和廠房建筑物的固有頻率都不能處在驅(qū)動(dòng)力的頻率范圍之內(nèi) 等于 轉(zhuǎn)速計(jì) 便 航向 速度 思考感悟明代抗倭名將戚繼光曾在城墻根下每隔一定距離挖一深坑 坑里埋置一只容量有七八十升的陶甕 甕口蒙上皮革 讓聽覺(jué)聰敏的人伏在這個(gè)共鳴器上聽動(dòng)靜 遇有敵人挖地道攻城的響聲 不僅可以發(fā)覺(jué) 而且根據(jù)各甕甕聲的響度差異可以識(shí)別來(lái)敵的方向和遠(yuǎn)近 你知道其中的道理嗎 圖1 4 1 提示 戚繼光是利用了共振的原理來(lái)感知敵人的軍情的 核心要點(diǎn)突破 一 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 阻尼振動(dòng)與受迫振動(dòng)的區(qū)別簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是一種理想化的模型 物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的一切阻力都不考慮 阻尼振動(dòng)卻考慮阻力的影響 是更實(shí)際的一種運(yùn)動(dòng) 而受迫振動(dòng)則是物體做阻尼振動(dòng)時(shí)受到周期性驅(qū)動(dòng)力作用下的振動(dòng) 三者對(duì)比列表如下 特別提醒 1 阻尼振動(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)中 若驅(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(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 即時(shí)應(yīng)用 即時(shí)突破 小試牛刀 1 下列說(shuō)法中正確的是 A 實(shí)際的自由振動(dòng)必然是阻尼振動(dòng)B 在外力作用下的振動(dòng)是受迫振動(dòng)C 阻尼振動(dòng)的振幅越來(lái)越小D 受迫振動(dòng)穩(wěn)定后的頻率與自身物理?xiàng)l件無(wú)關(guān)解析 選ACD 實(shí)際的自由振動(dòng) 必須不斷克服外界阻力做功而消耗能量 振幅會(huì)逐漸減小 必然是阻尼振動(dòng) 故A C正確 只有在周期性外力 驅(qū)動(dòng)力 的作用下 物體所做的振動(dòng)才是受迫振動(dòng) 故B錯(cuò) 受迫振動(dòng)穩(wěn)定后的頻率由驅(qū)動(dòng)力頻率決定 與自身物理?xiàng)l件無(wú)關(guān) 故D對(duì) 二 共振及其條件的理解1 共振的定義 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 圖1 4 2共振曲線 如圖1 4 2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 4 從功能關(guān)系來(lái)看 當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率等于固有頻率時(shí) 驅(qū)動(dòng)力整個(gè)周期都與物體運(yùn)動(dòng)方向一致 從而任何時(shí)間都做正功 振動(dòng)能量不斷增加 直到增加的能量等于克服阻力消耗的能量時(shí) 振幅達(dá)到最大值 5 共振的防止和應(yīng)用 根據(jù)發(fā)生共振的條件可知 要防止共振現(xiàn)象的危害 應(yīng)使驅(qū)動(dòng)力的頻率盡量遠(yuǎn)離物體的固有頻率 應(yīng)用共振現(xiàn)象 應(yīng)使驅(qū)動(dòng)力的頻率等于物體的固有頻率 特別提醒 1 共振是物體做受迫振動(dòng)時(shí)的一種特殊現(xiàn)象 2 f驅(qū)與f固相差越大 振幅越小 相差越小 振幅越大 f驅(qū) f固 振幅最大 即時(shí)應(yīng)用 即時(shí)突破 小試牛刀 2 如圖1 4 3所示是物體做受迫振動(dòng)時(shí)的共振曲線 其縱坐標(biāo)表示物體的 圖1 4 3 A 在不同時(shí)刻的位移B 在不同時(shí)刻的振幅C 在不同頻率的驅(qū)動(dòng)力作用下的振幅D 在相同頻率的驅(qū)動(dòng)力作用下不同物體的振幅解析 選C 受迫振動(dòng)的共振曲線橫坐標(biāo)表示驅(qū)動(dòng)力的頻率f 縱坐標(biāo)表示同一振動(dòng)物體在不同頻率的驅(qū)動(dòng)力作用下的振幅變化 故C項(xiàng)正確 課堂互動(dòng)講練 一個(gè)單擺在做實(shí)際的阻尼振動(dòng)時(shí) A 周期越來(lái)越小B 位移越來(lái)越大C 振幅越來(lái)越小D 機(jī)械能越來(lái)越小 精講精析 在阻尼振動(dòng)中 機(jī)械能不斷減小 振幅也不斷減小 而周期與振動(dòng)有無(wú)阻尼無(wú)關(guān) 因而不會(huì)變化 而位移本身時(shí)刻在變化 并不是越來(lái)越大 故選C D 答案 CD 方法總結(jié) 物體做阻尼振動(dòng)時(shí) 振幅雖不斷減小 但振動(dòng)的頻率仍由自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)所決定 并不會(huì)隨振幅的減小而明顯變化 阻尼振動(dòng)若在一段不太長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)振幅沒(méi)有明顯的減小 可以把它當(dāng)成簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)來(lái)處理 如圖1 4 4所示 在曲軸A上懸掛一個(gè)彈簧振子 如果轉(zhuǎn)動(dòng)把手 曲軸可以帶動(dòng)彈簧振子上下振動(dòng) 問(wèn) 圖1 4 4 1 開始時(shí)不轉(zhuǎn)動(dòng)把手 而用手往下拉振子 然后放手讓振子上下振動(dòng) 測(cè)得振子在10s內(nèi)完成20次全振動(dòng) 振子做什么振動(dòng) 其固有周期和固有頻率各是多少 若考慮摩擦和空氣阻力 振子做什么振動(dòng) 2 在振子正常振動(dòng)過(guò)程中 以轉(zhuǎn)速4r s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)把手 振子的振動(dòng)穩(wěn)定后 振子做什么運(yùn)動(dòng) 其周期是多少 3 若要振子振動(dòng)的振幅最大 把手的轉(zhuǎn)速應(yīng)多大 為什么 2 由于把手轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速為4r s 它給彈簧振子的驅(qū)動(dòng)力頻率為f驅(qū) 4Hz 周期T驅(qū) 0 25s 故振子做受迫振動(dòng) 振動(dòng)達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)后 其頻率 或周期 等于驅(qū)動(dòng)力的頻率 或周期 而跟固有頻率 或周期 無(wú)關(guān) 即f f驅(qū) 4Hz T T驅(qū) 0 25s 3 要使彈簧振子的振幅最大 處于共振狀態(tài) 必須使驅(qū)動(dòng)力的頻率f驅(qū)等于振子的固有頻率f固 即f驅(qū) f固 2Hz 故把手的轉(zhuǎn)速應(yīng)為n 2r s 答案 見自主解答 方法總結(jié) 解決這類問(wèn)題關(guān)鍵是區(qū)分物體的固有頻率 驅(qū)動(dòng)力的頻率和振動(dòng)物體的頻率 因此在題目中要找準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)力 當(dāng)物體做受迫振動(dòng)時(shí) 其振動(dòng)頻率就等于驅(qū)動(dòng)力的頻率 當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率與物體的固有頻率相等時(shí) 此振動(dòng)物體的振幅最大 知能優(yōu)化訓(xùn)練 本部分內(nèi)容講解結(jié)束 點(diǎn)此進(jìn)入課件目錄 按ESC鍵退出全屏播放 謝謝使用 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全