2018-2019學(xué)年高中物理 第1章 機械振動 第4講 生活中的振動課件 魯科版選修3-4.ppt

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1、第1章——,機械震動,,第4講 生活中的振動,目標(biāo)定位 1.知道什么是阻尼振動；知道在什么情況下可以把實際發(fā)生的振動看做簡諧運動. 2.知道驅(qū)動力、受迫振動的概念，通過實驗，認(rèn)識受迫振動的特點. 3.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．,,欄目索引 CONTENTS PAGE,一、阻尼振動,振幅不斷 的振動．,二、受迫振動與共振 1．驅(qū)動力： 的外力． 2．受迫振動：在 作用下產(chǎn)生的振動．,減小,周期性,周期性外力,3．物體做受迫振動時，振動穩(wěn)定后的周期或頻率總等于 的周期或頻率，與物體的固有周期或頻率 4．共振：當(dāng)驅(qū)動力的周期(或頻率)與物體的固有周

2、期(或固有頻率) 時，受迫振動的振幅達(dá)到 ，這種現(xiàn)象叫做共振．,驅(qū)動力,,無關(guān),．,相等,最大,想一想 自由振動、受迫振動和共振分別對應(yīng)的周期(或頻率)是什么？ 答案 自由振動對應(yīng)固有周期(或固有頻率)，受迫振動對應(yīng)驅(qū)動力的周期(或頻率)，而共振對應(yīng)的是驅(qū)動力的周期(或頻率)與固有周期(或頻率)相等．,三、共振的應(yīng)用與防止,1．應(yīng)用： 、魚洗噴水、核磁共振儀． 2．預(yù)防：集體列隊經(jīng)過橋梁要 走、輪船航行時改變航向和速率使海浪沖擊力的頻率與輪船的固有頻率相差 ．,音叉共鳴箱,便步,很大,一、阻尼振動和受迫振動,,1．阻尼振動是振動系統(tǒng)在阻力的作用下，振幅逐漸減小的振動． 阻尼

3、振動中振幅雖逐漸減小，但振動的頻率不會變化，此頻率稱為固有頻率，由振動系統(tǒng)決定． 2．受迫振動是指系統(tǒng)在驅(qū)動力作用下的振動．做受迫振動的物體的振動頻率等于驅(qū)動力的頻率，與物體的固有頻率無關(guān)．,說明：受迫振動中，若周期性的驅(qū)動力給系統(tǒng)補充的能量與系統(tǒng)因振動阻尼消耗的能量相等，物體做等幅振動，但此振動不是簡諧運動．,例1 一單擺做阻尼振動，則在振動過程中( ) A．振幅越來越小，周期也越來越小 B．振幅越來越小，周期不變 C．在振動過程中，通過某一位置時，機械能始終不變 D．在振動過程中，機械能不守恒，周期不變,解析 因單擺做阻尼振動，所以振幅越來越小，機械能越來越?。駝又芷诓蛔儯皇潜葐螖[的固

4、有周期大． 答案 BD,例2 如圖1所示的裝置，彈簧振子的固有頻率是4 Hz.現(xiàn)勻速轉(zhuǎn)動把手，給彈簧振子以周期性的驅(qū)動力，測得彈簧振子振動達(dá)到穩(wěn)定時的頻率為1 Hz，則把手轉(zhuǎn)動的頻率為( ) A．1 Hz B．3 Hz C．4 Hz D．5 Hz,圖1,解析 受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率，故把手轉(zhuǎn)動的頻率為1 Hz，選項A正確． 答案 A,二、對共振的理解,1．定義 物體做受迫振動時，當(dāng)驅(qū)動力的頻率等于系統(tǒng)的固有頻率時，振動的振幅最大，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)動力的頻率等于振動系統(tǒng)的固有頻率．,3．共振曲線(如圖2所示),圖2,4．共振的防止與利用 (1)利用：

5、由共振的條件知，要利用共振，就應(yīng)盡量使驅(qū)動力的頻率與物體的固有頻率一致．如共振篩、蕩秋千、共振轉(zhuǎn)速計等． (2)防止：由共振曲線可知，在需要防止共振危害時，要盡量使驅(qū)動力的頻率和固有頻率不相等，而且相差越多越好．如：部隊過橋應(yīng)便步走． 說明：共振是物體做受迫振動時的一種特殊現(xiàn)象．,例3 如圖3所示在一根張緊的水平繩上懸掛五個擺，其中A、E的擺長為l，B的擺長為0.5l，C的擺長為1.5l，D的擺長為2l，先使A振動起來，其他各擺隨后也振動起來，則擺球振動穩(wěn)定后( ) A．D的振幅一定最大 B．E的振幅一定最大 C．B的周期一定最短 D．四個擺的周期相同,圖3,解析 A振動起來后，使得B、C、D

6、、E做受迫振動，振動的頻率都等于A振動的頻率，即各擺振動的周期都相等，選項C錯誤，D正確； 由于D與A的擺長相差最大，E與A的擺長相等，所以D的振幅最小，E發(fā)生共振，振幅最大，選項A錯誤，B正確． 答案 BD,例4 如圖4表示一彈簧振子做受迫振動時的振幅與驅(qū)動力頻率的關(guān)系，由圖可知( ) A．驅(qū)動力頻率為f2時，振子處于共振狀態(tài) B．驅(qū)動力頻率為f3時，振子的振動頻率為f3 C．假如讓振子自由振動，它的頻率為f2 D．振子做自由振動時，頻率可以為f1、f2、f3,圖4,解析 由題圖可知當(dāng)驅(qū)動力的頻率為f2時，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

7、C正確，D錯誤； 振子做受迫振動時，振動頻率由驅(qū)動力的頻率決定，故B正確． 答案 ABC,1．若空氣阻力不可忽略，單擺在偏角很小的擺動中，總是減小的物理量為( ) A．振幅 B．位移 C．周期 D．機械能,對阻尼振動的理解,,答案 AD,2．如圖5所示是單擺做阻尼運動的位移－時間圖線，下列說法中正確的是( ),A．?dāng)[球在P與N時刻的勢能相等 B．?dāng)[球在P與N時刻的動能相等 C．?dāng)[球在P與N時刻的機械能相等 D．?dāng)[球在P時刻的機械能小于N時刻的機械能,圖5,解析 由于擺球的勢能大小由其位移和擺球質(zhì)量共同決定，P、N兩時刻位移大小相同，關(guān)于平衡位置對稱，所以勢能相等，A正確； 由于系統(tǒng)機械能在

8、減少，P、N勢能相同，則P處動能大于N處動能，所以B、C、D錯．故正確答案為A. 答案 A,對受迫振動的理解,3．如圖6所示，曲軸上懸掛一彈簧振子，轉(zhuǎn)動搖把，曲軸可以帶動彈簧振子上下振動．開始時不轉(zhuǎn)動搖 把，讓振子上下自由振動，測得振動頻率為 2 Hz，然后勻速轉(zhuǎn)動搖把，轉(zhuǎn)速為240 r/min， 當(dāng)振子振動穩(wěn)定后，它的振動周期為( ),圖6,答案 B,對共振的理解,4．一個單擺做受迫振動，其共振曲線(振幅A與驅(qū)動力的頻率f的關(guān)系)如圖7所示，則( ) A．此單擺的固有周期約為0.5 s B．此單擺的擺長約為1 m C．若擺長增大，單擺的固有頻率增大 D．若擺長增大，共振曲線的峰將向右移動,圖7,擺長增大，單擺的固有周期變大，其固有頻率變小，共振曲線的峰將向左移動，選項C、D錯．,答案 B,