2018-2019高中物理 第十一章 機械振動 第5節(jié) 外力作用下的振動課件 新人教版選修3-4.ppt
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第十一章,機械振動,第五節(jié)外力作用下的振動,課前預(yù)習(xí),1.固有振動振動系統(tǒng)________________________的振動。2.固有頻率_________振動的頻率。3.阻尼振動振幅______________的振動。,固有振動、阻尼振動,在不受外力作用下,固有,逐漸減小,4.對阻尼振動的理解(1)阻尼振動振幅減小的快慢跟所受阻尼的大小有關(guān)。阻尼越大,_________得越快。(2)阻尼振動若在一段不太長的時間內(nèi)振幅沒有明顯的減小,可以把它當(dāng)做____________來處理。,振幅減小,簡諧運動,1.驅(qū)動力作用于振動系統(tǒng)的_________外力。2.受迫振動系統(tǒng)在_________作用下的振動叫受迫振動。3.受迫振動的頻率做受迫振動的系統(tǒng)振動穩(wěn)定后,其振動頻率等于_________的頻率,與系統(tǒng)的___________無關(guān)。,受迫振動,周期性,驅(qū)動力,驅(qū)動力,固有頻率,1.條件驅(qū)動力頻率_________系統(tǒng)的固有頻率。2.特征共振時受迫振動的_________最大。,共振,等于,振幅,3.共振的應(yīng)用與防止(1)共振的應(yīng)用①采用方法:在應(yīng)用共振時,驅(qū)動力頻率接近或等于振動系統(tǒng)的_________。②實例:轉(zhuǎn)速計、_________。(2)共振的防止①采用方法:在防止共振時,驅(qū)動力頻率與系統(tǒng)的___________相差越大越好。②實例:部隊過橋時用_________;火車過橋時_________;輪船航行時,改變航向或_________。目的都是驅(qū)動力的頻率_________物體的固有頻率。,固有頻率,共振篩,固有頻率,便步,減速,航速,遠(yuǎn)離,『判一判』(1)阻尼振動是機械能不斷減小的振動,它一定不是簡諧運動。()(2)單擺的振幅越來越小,是因為其能量在不斷消失。()(3)在外力作用下的振動就是受迫振動。()(4)受迫振動的頻率與振動系統(tǒng)的固有頻率無關(guān)。()(5)驅(qū)動力頻率越大,振幅越大。()(6)共振只有害處沒有好處。(),√,,,√,,,『選一選』(陜西西北大學(xué)附中2016年高二下學(xué)期期中)如圖所示,五個擺懸掛于同一根繃緊的水平繩上,先讓A擺動起來(擺角不超過5),下列結(jié)論正確的是()A.E擺發(fā)生振動,其余擺均不動B.所有的擺以相同的頻率振動C.所有的擺以相同的擺角振動D.以上說法均不正確解析:B、C、D、E球做受迫振動,其頻率均與A球的頻率相同,E的擺角最大,選項B正確。,B,『想一想』某工廠的一個車間里,機器一開動,整個車間就灰塵四起,即對工人的健康有害,也影響產(chǎn)品的質(zhì)量,為此廠里請來了一個建筑工程師,他到車間看后,叫人在車間里建了幾根水泥立柱,問題就解決了。請你解釋其中的奧秘。答案:建幾根水泥立柱,改變了車間的固有頻率,使之不再與機器的振動頻率接近,避免車間產(chǎn)生共振現(xiàn)象。,課內(nèi)探究,生活中會見到陣風(fēng)吹過樹枝,使樹枝左右搖擺,一會兒樹枝就會停下來,而蕩秋千的小朋友在一旁大人的不斷推動下不停地擺動。(1)樹枝的運動是什么運動?(2)秋千的擺動是什么運動?提示:(1)阻尼振動(2)受迫振動,探究一比較簡諧運動、阻尼振動與受迫振動,1.認(rèn)識三種振動(1)簡諧運動是一種理想化的模型,物體運動過程中的一切阻力都不考慮。(2)阻尼振動考慮阻力的影響,是更實際的一種運動。(3)受迫振動是物體做阻尼振動時受到周期性驅(qū)動力作用下的振動。,2.簡諧運動、阻尼振動與受迫振動的比較,特別提醒:(1)阻尼振動的頻率:阻尼振動中振幅雖逐漸減小,但振動頻率不會變化,此頻率稱為固有頻率,由振動系統(tǒng)決定。(2)阻尼振動與簡諧運動的關(guān)系:實際的振動都會受到阻力的作用,是阻尼振動。當(dāng)阻力很小時,可認(rèn)為是簡諧運動。,(多選)一單擺在空氣中振動,振幅逐漸減小,下列說法正確的是()A.單擺的機械能逐漸轉(zhuǎn)化為其他形式的能B.單擺后一時刻的動能一定小于前一時刻的動能C.單擺振幅減小,頻率也隨著減小D.單擺振幅雖然減小,但其頻率不變,AD,解題指導(dǎo):理解阻尼振動要從兩個方面入手:一是從振動能量上來講,由于阻力做功,振動物體的機械能逐漸減小,振幅逐漸變小,但由于振動中動能與勢能相互轉(zhuǎn)化,不能說下一時刻的動能(或勢能)變??;二是從振動周期、頻率上看,周期與頻率由振動系統(tǒng)本身決定,阻尼振動中周期、頻率不變。解析:單擺做阻尼振動,因不斷克服空氣阻力做功使機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,但是在振動過程中,動能和勢能仍不斷相互轉(zhuǎn)化,不能確定兩個時刻的動能與勢能的大小關(guān)系,故選項A正確,選項B錯誤。做阻尼振動的物體,頻率由系統(tǒng)的特征決定,與振幅無關(guān),所以其頻率不變,選項C錯誤,選項D正確。,〔對點訓(xùn)練1〕(多選)下列說法正確的是()A.實際的自由振動必然是阻尼振動B.在外力作用下的振動是受迫振動C.阻尼振動的振幅越來越小D.受迫振動穩(wěn)定后的頻率與自身物理條件無關(guān)解析:實際的自由振動中,由于阻力不可避免,故是阻尼振動,A正確;只有在周期性外力(驅(qū)動力)的作用下物體所做的振動才是受迫振動,B錯誤;阻尼振動振幅越來越小,C正確;受迫振動穩(wěn)定后的頻率等于驅(qū)動力的頻率,D正確。,ACD,用扁擔(dān)挑水時,有時桶里的水會蕩得厲害,并從桶中濺出來,這是為什么?,探究二對共振的理解,提示:人挑水時,通過扁擔(dān)對水桶施加周期性的驅(qū)動力,當(dāng)驅(qū)動力的頻率等于桶里水的固有頻率時,水發(fā)生共振,水的動蕩就越來越厲害,就會從桶中濺出來。,1.共振的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.共振曲線如圖所示。共振曲線直觀地反映出驅(qū)動力的頻率對受迫振動物體振幅的影響。由共振曲線可知,當(dāng)驅(qū)動力的頻率與物體的固有頻率相等時,受迫振動的振幅最大。4.從功能關(guān)系理解當(dāng)驅(qū)動力的頻率等于固有頻率時,驅(qū)動力整個周期都與物體運動方向一致,從而任何時間都做正功,振動能量不斷增加,直到增加的能量等于克服阻力消耗的能量時,振幅達(dá)到最大值。,特別提醒:(1)受迫振動的振幅與驅(qū)動力頻率有關(guān)。(2)受迫振動的振幅可以不變,但受迫振動的機械能是不守恒的。(3)共振是物體做受迫振動時的一種特殊現(xiàn)象。共振有利時盡量讓f接近f0,有害時盡量讓f遠(yuǎn)離f0。,如圖所示,在曲軸A上懸掛一個彈簧振子,如果不轉(zhuǎn)動把手B,而用手向下拉振子小球m,放開手后,讓小球上下自由振動測得彈簧振子做30次全振動所用的時間是15s;如果勻速轉(zhuǎn)動把手,也可使彈簧振子上下振動。若使把手以轉(zhuǎn)速n=30r/min勻速轉(zhuǎn)動,當(dāng)彈簧振子的振動達(dá)到穩(wěn)定后,它的振動周期是______s。若要想使彈簧振子的振幅達(dá)到最大,則把手的轉(zhuǎn)速應(yīng)為_______r/min。,2,120,解題指導(dǎo):勻速轉(zhuǎn)動搖把后,振子做受迫振動,驅(qū)動力的周期等于把手轉(zhuǎn)動的周期。根據(jù)受迫振動特征f受迫=f驅(qū),有T受迫=T驅(qū)。為使振子的振幅達(dá)到最大,只要T驅(qū)=T固即可。,〔對點訓(xùn)練2〕(遼寧省大連市2017~2018學(xué)年高二下學(xué)期期中)一個單擺在地面上做受迫振動,其共振曲線(振幅A與驅(qū)動力頻率f的關(guān)系)如圖所示,則()A.此單擺的固有周期約為0.5sB.此單擺的擺長約為1mC.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,B,素養(yǎng)提升,(1)利用: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。(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,而且相差越大越好。,共振的利用與防止,(多選)把一個篩子用四根彈簧支起來,篩子上一個電動偏心輪,它每轉(zhuǎn)一周,給篩子一個驅(qū)動力,這樣就做成了一個共振篩(如圖所示),篩子做自由振動時,完成10次全振動用時15s,在某電壓下,電動偏心輪轉(zhuǎn)速是36r/min。已知增大電壓可使偏心輪轉(zhuǎn)速提高;增加篩子的質(zhì)量,可以增大篩子的固有周期,那么要使篩子的振幅增大,下列哪些做法是正確的()A.提高輸入電壓B.降低輸入電壓C.增加篩子質(zhì)量D.減小篩子質(zhì)量,AC,方法提升:共振篩的工作原理是利用共振現(xiàn)象,當(dāng)電動機偏心輪的轉(zhuǎn)動周期跟篩子的固有周期相等時,就會發(fā)生共振。,- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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