2018-2019學(xué)年高中物理 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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5外力作用下的振動(dòng),一、固有振動(dòng)、阻尼振動(dòng)1.固有振動(dòng):振動(dòng)系統(tǒng)在_________作用下的振動(dòng)。2.固有頻率:_____振動(dòng)的頻率。3.阻尼:即阻力作用，通常包括_______或其他阻力。4.阻尼振動(dòng):振幅_________的振動(dòng)。,不受外力,固有,摩擦力,逐漸減小,二、受迫振動(dòng)與共振,1.驅(qū)動(dòng)力:作用于振動(dòng)系統(tǒng)的_______的外力。2.受迫振動(dòng):振動(dòng)系統(tǒng)在_______作用下的振動(dòng)。3.受迫振動(dòng)的頻率:做受迫振動(dòng)的頻率等于_______的頻率，與系統(tǒng)的固有頻率_____。,周期性,驅(qū)動(dòng)力,驅(qū)動(dòng)力,無(wú)關(guān),4.共振:(1)條件:驅(qū)動(dòng)力頻率f_____系統(tǒng)的固有頻率f0。(2)特征:共振時(shí)受迫振動(dòng)的_____最大。(3)共振曲線(xiàn):如圖所示。,等于,振幅,【思考辨析】(1)受迫振動(dòng)的頻率與振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率無(wú)關(guān)。()(2)驅(qū)動(dòng)力頻率越大，振幅越大。()(3)共振只有害處沒(méi)有好處。()(4)做受迫振動(dòng)的物體一定會(huì)發(fā)生共振。()(5)阻尼振動(dòng)的頻率隨振幅的減小而不斷減小。(),提示:(1)√。受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率。(2)。驅(qū)動(dòng)力頻率越接近振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率，振幅越大。(3)。生活中共振有時(shí)有益，有時(shí)有害，如共振篩是有益的。,(4)。物體做受迫振動(dòng)時(shí)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率等于振動(dòng)系統(tǒng)固有頻率時(shí)，才會(huì)發(fā)生共振，即發(fā)生共振的物體一定做受迫振動(dòng)，做受迫振動(dòng)的物體不一定發(fā)生共振。(5)。物體做阻尼振動(dòng)時(shí)，振幅減小，頻率保持不變。,知識(shí)點(diǎn)一比較簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)、阻尼振動(dòng)與受迫振動(dòng)探究導(dǎo)入:,生活中會(huì)見(jiàn)到陣風(fēng)吹過(guò)樹(shù)枝，使樹(shù)枝左右搖擺，一會(huì)兒樹(shù)枝就會(huì)停下來(lái)，而蕩秋千的小朋友在一旁小朋友的不斷推動(dòng)下不停地?cái)[動(dòng)。(1)樹(shù)枝的運(yùn)動(dòng)是什么運(yùn)動(dòng)？(2)秋千的擺動(dòng)是什么運(yùn)動(dòng)？,提示:(1)樹(shù)枝的運(yùn)動(dòng)是阻尼振動(dòng)。(2)秋千的擺動(dòng)是受迫振動(dòng)。,【歸納總結(jié)】(1)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。(2)阻尼振動(dòng)考慮阻力的影響，是更實(shí)際的一種運(yùn)動(dòng)。(3)受迫振動(dòng)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)。,(4)三者對(duì)比列表:,【典題通關(guān)】【典例】某物理學(xué)習(xí)小組制作了一個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置，如圖所示，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)，求:,(1)開(kāi)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40次全振動(dòng)，(不計(jì)空氣阻力和摩擦)振子做什么運(yùn)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，振子做什么運(yùn)動(dòng)？(2)某同學(xué)若以轉(zhuǎn)速8r/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)？其周期和頻率各是多少？,【正確解答】(1)用手往下拉振子使振動(dòng)系統(tǒng)獲得一定能量，放手后，在不計(jì)空氣阻力和摩擦的情況下，振子因所受回復(fù)力與位移成正比，方向與位移方向相反(F=-kx)，故它做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其周期和頻率是由它本身的性質(zhì)決定的，稱(chēng)固有周期(T固)和固有頻率(f固)，根據(jù)題意可得:T固=s=0.25s，f固=Hz=4Hz；,當(dāng)摩擦和空氣阻力存在時(shí)，振子在振動(dòng)過(guò)程中要克服摩擦力和阻力做功消耗能量，導(dǎo)致其振幅越來(lái)越小，故振動(dòng)為阻尼振動(dòng)。,(2)由于把手轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速為8r/s，它給彈簧振子的驅(qū)動(dòng)力頻率為f驅(qū)=8Hz，周期T驅(qū)=s=0.125s，故振子做受迫振動(dòng)，振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，其振動(dòng)的頻率f(或周期T)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)。答案:(1)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)0.25s4Hz阻尼振動(dòng)(2)受迫振動(dòng)0.125s8Hz,【過(guò)關(guān)訓(xùn)練】1.(多選)下列說(shuō)法中正確的是()A.有阻力的振動(dòng)叫作受迫振動(dòng)B.物體振動(dòng)時(shí)受到外力作用，它的振動(dòng)就是受迫振動(dòng)C.物體在周期性外力作用下的振動(dòng)叫作受迫振動(dòng)D.物體在周期性外力作用下振動(dòng)，它的振動(dòng)頻率最終等于驅(qū)動(dòng)力頻率,【解析】選C、D。物體在周期性外力作用下的振動(dòng)叫作受迫振動(dòng)，選項(xiàng)C對(duì)，B錯(cuò)；這個(gè)周期性的外力應(yīng)當(dāng)能給振動(dòng)物體補(bǔ)充能量，而阻力不行，選項(xiàng)A錯(cuò)；受迫振動(dòng)的頻率最終等于驅(qū)動(dòng)力頻率，選項(xiàng)D對(duì)。,2.如圖所示的裝置，彈簧振子的固有頻率是4Hz?，F(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(cè)得彈簧振子振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的頻率為1Hz，則把手轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率為(),A.1HzB.3HzC.4HzD.5Hz【解析】選A。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。,知識(shí)點(diǎn)二對(duì)共振的理解探究導(dǎo)入:洗衣機(jī)在把衣服脫水完畢拔掉電源后，電動(dòng)機(jī)還要轉(zhuǎn)動(dòng)一會(huì)才能停下來(lái)。在拔掉電源后，發(fā)現(xiàn)洗衣機(jī)先振動(dòng)得比較小，然后有一陣子振動(dòng)得很劇烈，然后振動(dòng)慢慢減小直至停下來(lái)。,(1)開(kāi)始時(shí)，洗衣機(jī)為什么振動(dòng)比較??？(2)期間劇烈振動(dòng)的原因是什么？提示:(1)開(kāi)始時(shí)，洗衣機(jī)的固有頻率與脫水桶的頻率相差較遠(yuǎn)。(2)劇烈振動(dòng)的原因是此時(shí)脫水桶的頻率與洗衣機(jī)的固有頻率接近。,【歸納總結(jié)】1.共振條件的理解:(1)從受力角度看:當(dāng)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，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的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，從而振幅達(dá)到最大。,(2)從功能關(guān)系看:當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的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，振幅才不再增加。,2.共振曲線(xiàn)的理解:(1)兩坐標(biāo)軸的意義:如圖所示。縱軸:受迫振動(dòng)的振幅，橫軸:驅(qū)動(dòng)力頻率。,(2)f0的意義:表示固有頻率。(3)認(rèn)識(shí)曲線(xiàn)形狀:f=f0，共振；f>f0或f下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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