2017-2018學(xué)年高中物理第一章機(jī)械振動(dòng)第4講阻尼振動(dòng)受迫振動(dòng)課件教科版選修3 .ppt

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第4講阻尼振動(dòng)受迫振動(dòng),[目標(biāo)定位]1.知道阻尼振動(dòng)和無(wú)阻尼振動(dòng)并能從能量的觀點(diǎn)給予說(shuō)明.2.知道受迫振動(dòng)的概念．知道受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，而跟振動(dòng)物體的固有頻率無(wú)關(guān).3.理解共振的概念，知道常見(jiàn)共振的應(yīng)用和危害．,一、阻尼振動(dòng)1．阻尼振動(dòng)系統(tǒng)在振動(dòng)過(guò)程中受到______的作用，振動(dòng)逐漸消逝，__________逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌芰?，這種振動(dòng)叫做______振動(dòng)．2．自由振動(dòng)(無(wú)阻尼振動(dòng))系統(tǒng)不受外力作用，也不受任何阻力，只在自身________作用下的振動(dòng)．,阻力,振動(dòng)能量,阻尼,回復(fù)力,3．固有頻率：______振動(dòng)的頻率．固有頻率由________________決定．想一想阻尼振動(dòng)中，在振幅逐漸減小的過(guò)程中，振子的周期如何變化？答案不變．周期與振幅無(wú)關(guān)．,自由,系統(tǒng)本身的,特征,二、受迫振動(dòng)1．驅(qū)動(dòng)力：________的外力．2．受迫振動(dòng)：系統(tǒng)在________作用下的振動(dòng)．3．振動(dòng)穩(wěn)定后受迫振動(dòng)的周期總等于________的周期，受迫振動(dòng)穩(wěn)定后的頻率與物體的固有頻率______關(guān)系．三、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______．,周期性,驅(qū)動(dòng)力,驅(qū)動(dòng)力,沒(méi)有,等于,共振,想一想自由振動(dòng)、受迫振動(dòng)和共振分別對(duì)應(yīng)的周期(或頻率)是什么？答案自由振動(dòng)對(duì)應(yīng)固有周期(或固有頻率)，受迫振動(dòng)對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)力的周期(或頻率)，而共振對(duì)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．,四、共振的應(yīng)用和防止在需要利用共振時(shí)，應(yīng)使驅(qū)動(dòng)力的頻率______或______振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率；在需要防止共振時(shí)，應(yīng)使驅(qū)動(dòng)力的頻率______振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率.,接近,等于,遠(yuǎn)離,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)．說(shuō)明：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(wú)關(guān)．說(shuō)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(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)．,一、阻尼振動(dòng)和受迫振動(dòng),【例1】(多選)一單擺在空氣中振動(dòng)，振幅逐漸減小，下列說(shuō)法中正確的是()A．振動(dòng)能量逐漸轉(zhuǎn)化為其他形式的能B．后一時(shí)刻的動(dòng)能一定小于前一時(shí)刻的動(dòng)能C．后一時(shí)刻的勢(shì)能一定小于前一時(shí)刻的勢(shì)能D．后一時(shí)刻的機(jī)械能一定小于前一時(shí)刻的機(jī)械能,解析單擺在振動(dòng)過(guò)程中，因不斷克服空氣阻力做功使振動(dòng)能量逐漸轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，A、D正確；雖然單擺總的機(jī)械能在逐漸減小，但在振動(dòng)過(guò)程中動(dòng)能和勢(shì)能仍不斷地相互轉(zhuǎn)化，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能時(shí)，動(dòng)能逐漸減小，勢(shì)能逐漸增大，而勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能時(shí)，勢(shì)能逐漸減小，動(dòng)能逐漸增大，所以不能斷言后一時(shí)刻的動(dòng)能(或勢(shì)能)一定小于前一時(shí)刻的動(dòng)能(或勢(shì)能)，故B、C錯(cuò)誤．答案AD,解析受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，把手轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率為1Hz，選項(xiàng)A正確．答案A,二、對(duì)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．,4．共振的防止與利用(1)利用：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、共振轉(zhuǎn)速計(jì)等．(2)防止：由共振曲線(xiàn)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(guò)橋應(yīng)便步走．說(shuō)明：共振是物體做受迫振動(dòng)時(shí)的一種特殊現(xiàn)象．,解析A振動(dòng)起來(lái)后，使得B、C、D、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(zhǎng)相差最大，E與A的擺長(zhǎng)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】(多選)如圖4所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()圖4A．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f3C．假如讓振子自由振動(dòng)，它的頻率為f2D．振子做自由振動(dòng)時(shí)，頻率可以為f1、f2、f3,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,