遼寧省大連市高中物理 第十一章 機(jī)械振動(dòng) 11.5 外力作用下的振動(dòng)課件 新人教版選修3-4.ppt

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振動(dòng)的能量與振幅有關(guān)，振幅越大，振動(dòng)的能量越大。,簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中動(dòng)能和勢(shì)能在發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能的總量保持不變，即機(jī)械能守恒。,振動(dòng)系統(tǒng)不受外力的作用下的振動(dòng)稱為固有振動(dòng)，其振動(dòng)頻率稱為固有頻率。,下面要研究振動(dòng)系統(tǒng)受到外力作用下的運(yùn)動(dòng)：,外力作用下的振動(dòng),1.通過實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)受迫振動(dòng)的特點(diǎn)。2.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,知識(shí)與能力:,1.通過演示實(shí)驗(yàn)，了解阻尼振動(dòng)的特點(diǎn)，明確受迫振動(dòng)的頻率決定于驅(qū)動(dòng)力的頻率。2.通過分析實(shí)際例子，得到什么是受迫振動(dòng)和共振現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力.,過程與方法:,1.振動(dòng)有多種不同類型說(shuō)明各種運(yùn)動(dòng)形式都是普遍性下的特殊性的具體體現(xiàn)。2.通過共振產(chǎn)生條件的教學(xué)，認(rèn)識(shí)內(nèi)因和外因的關(guān)系。,情感、態(tài)度與價(jià)值觀：,受迫振動(dòng)的概念以及共振及產(chǎn)生共振的條件,共振及產(chǎn)生共振的條件,教學(xué)重點(diǎn),教學(xué)難點(diǎn),一、阻尼振動(dòng),二、受迫振動(dòng),三、共振,一、阻尼振動(dòng),實(shí)際的振動(dòng)與理想化的振動(dòng)不同，由于振動(dòng)過程中要克服阻力做功，將一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，導(dǎo)致振動(dòng)的總能量不斷減小，即振幅不斷減小。,振幅逐漸減小的振動(dòng)叫做阻尼振動(dòng),分析,1、阻尼振動(dòng),a.振幅減小的快慢跟所受的阻尼有關(guān)，阻尼越大，振幅減小得越快。b.物體做阻尼振動(dòng)時(shí)頻率不變。c.阻尼振動(dòng)若在一段不太長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)振幅沒有明顯的減小，可認(rèn)為是等幅振動(dòng)。,注意,2、阻尼振動(dòng)的圖像3、實(shí)際的自由振動(dòng)一定是阻尼振動(dòng),二、受迫振動(dòng),我們想使物體保持持續(xù)的振動(dòng)，如何實(shí)現(xiàn)？,想一想,補(bǔ)充能量,1、驅(qū)動(dòng)力作用在振動(dòng)系統(tǒng)上的周期性外力2、受迫振動(dòng)系統(tǒng)在驅(qū)動(dòng)力作用下的振動(dòng),物體做受迫振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)穩(wěn)定后的頻率與什么有關(guān)？,思考,受迫振動(dòng)物體的頻率由什么決定？,3、受迫振動(dòng)的特點(diǎn)受迫振動(dòng)的頻率總等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，與系統(tǒng)的固有頻率無(wú)關(guān)。,三、共振,1、共振驅(qū)動(dòng)力的頻率等于系統(tǒng)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,驅(qū)動(dòng)力的頻率與系統(tǒng)的固有頻率相差越少，振幅越大，相差越多，振幅越小。,3、共振的應(yīng)用和防止,微波爐加熱原理食物中水分子的振動(dòng)頻率約為2500MHz，具有大致相同頻率的電磁波稱為“微波”。微波爐加熱食品時(shí)，爐內(nèi)產(chǎn)生很強(qiáng)的振蕩電磁場(chǎng)，使食物中的水分子作受迫振動(dòng)，發(fā)生共振，將電磁輻射能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，從而使食物的溫度迅速升高。微波加熱是對(duì)物體內(nèi)部的整體加熱，極大地提高了加熱效率。,唐朝時(shí)候，洛陽(yáng)某寺一僧人房中掛著的一件樂器，經(jīng)常莫名其妙地自動(dòng)鳴響，僧人因此驚恐成疾，四處求治無(wú)效。他有一個(gè)朋友是朝中管音樂的官員，聞?dòng)嵦厝タ赐?。這時(shí)正好聽見寺里敲鐘聲，那件樂器又隨之作響。于是朋友說(shuō)：你的病我可以治好，因?yàn)槲艺业侥愕牟「恕Ｖ灰娕笥颜业揭话谚F銼，在樂器上銼磨幾下，樂器便再也不會(huì)自動(dòng)作響了。,洗衣機(jī)把衣服脫水完畢切斷電源后，電動(dòng)機(jī)由于慣性還要轉(zhuǎn)一會(huì)兒才能停下來(lái)，在這個(gè)過程中，洗衣機(jī)的振動(dòng)劇烈程度有變化，其中有一陣子最劇烈，試分析這一現(xiàn)象。,輪船航行時(shí)要看波浪的撞擊方向而改變速度和方向,機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)為了防止共振要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速或者在振動(dòng)物體底座加防振墊。,,①軍隊(duì)過橋隨步走，火車過橋慢行,生活中的共振現(xiàn)象,美國(guó)有一農(nóng)場(chǎng)農(nóng)婦，習(xí)慣于用吹笛的方式招呼丈夫回家吃飯，可當(dāng)她有一次吹笛時(shí)，居然發(fā)現(xiàn)樹上的毛毛蟲紛紛墜地而死，驚訝之余，她到自己的果園吹了幾個(gè)小時(shí)，一下子將果樹上的毛毛蟲收拾的一干二凈，究其原因，還是笛子發(fā)出的聲音引起毛毛蟲內(nèi)臟發(fā)生劇烈共振而死亡。,4、共鳴,1940年，美國(guó)的全長(zhǎng)860米的塔柯姆大橋因大風(fēng)引起的共振而塌毀,古希臘的學(xué)者阿基米德曾豪情萬(wàn)丈地宣稱：給我一個(gè)支點(diǎn)，我能撬動(dòng)地球。而現(xiàn)代的美國(guó)發(fā)明家特士拉更是“牛氣”，他說(shuō)：用一件共振器，我就能把地球一裂為二。共振武器,1.防止：使驅(qū)動(dòng)力的頻率與物體的固有頻率不同，而且相差越大越好。2.應(yīng)用：使驅(qū)動(dòng)力的頻率接近或等于振動(dòng)物體的固有頻率。,總結(jié),2.受迫振動(dòng)：系統(tǒng)在外界驅(qū)動(dòng)力作用下的振動(dòng)。,3.系統(tǒng)做受迫振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)穩(wěn)定后的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，跟系統(tǒng)的固有頻率無(wú)關(guān)。,1.阻尼振動(dòng)：振幅越來(lái)越小的振動(dòng)。,4.驅(qū)動(dòng)力的頻率等于振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率時(shí)，受迫振動(dòng)的振幅增大，這種現(xiàn)象叫做共振。,5.利用共振時(shí)，應(yīng)使驅(qū)動(dòng)力的頻率接近或等于振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率；防止共振時(shí)，應(yīng)使驅(qū)動(dòng)力的頻率與系統(tǒng)的固有頻率不同，而且相差越大越好。,1.如圖所示，是用來(lái)測(cè)量各種發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速計(jì)原理圖。在同一鐵支架NM上焊有固有頻率依次為80Hz、60Hz、40Hz、20Hz的四個(gè)鋼片a、b、c、d。將M端與正在轉(zhuǎn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)接觸，發(fā)現(xiàn)b鋼片振幅最大，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為_________r/min，a、b、c、d此時(shí)振動(dòng)頻率為___________。,60Hz,3600,2.如圖所示演示裝置，一根張緊的水平繩上掛著四個(gè)單擺，讓b擺擺動(dòng)，其余各擺也擺動(dòng)起來(lái)，可以發(fā)現(xiàn)（）A.各擺擺動(dòng)的周期均與b擺相同B.a擺擺動(dòng)周期最短C.c擺擺動(dòng)周期最長(zhǎng)D.c擺振幅最大,A,3.兩個(gè)彈簧振子，甲的固有頻率為f，乙的固有頻率為4f，當(dāng)它們均在頻率為2f的驅(qū)動(dòng)力作用下做受迫振動(dòng)時(shí)，則（）A.甲的振幅較大，振動(dòng)頻率為fB.乙的振幅較大，振動(dòng)頻率為4fC.甲的振幅較大，振動(dòng)頻率為2fD.乙的振幅較大，振動(dòng)頻率為2f,C,4.如圖為單擺在兩次受迫振動(dòng)中的共振曲線，則下列說(shuō)法正確的是(),,A．若兩次受迫振動(dòng)分別在月球上和地球上進(jìn)行，且擺長(zhǎng)相同，則圖線Ⅰ表示月球上單擺的共振曲線B．若兩次受迫振動(dòng)是在地球上同一地點(diǎn)進(jìn)行，則兩次擺長(zhǎng)之比，lⅠ∶lⅡ=25∶4C．圖線Ⅱ若是在地面上完成的，則該擺擺長(zhǎng)約為1mD．若擺長(zhǎng)均為1m，則圖線Ⅰ是在地面上完成的,如圖為單擺在兩次受迫振動(dòng)中的共振曲線，則下列說(shuō)法正確的是(),ABC,