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

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振動的能量與振幅有關(guān)，振幅越大，振動的能量越大。,簡諧運動中動能和勢能在發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機械能的總量保持不變，即機械能守恒。,振動系統(tǒng)不受外力的作用下的振動稱為固有振動，其振動頻率稱為固有頻率。,下面要研究振動系統(tǒng)受到外力作用下的運動：,外力作用下的振動,1.通過實驗，認識受迫振動的特點。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,知識與能力:,1.通過演示實驗，了解阻尼振動的特點，明確受迫振動的頻率決定于驅(qū)動力的頻率。2.通過分析實際例子，得到什么是受迫振動和共振現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力.,過程與方法:,1.振動有多種不同類型說明各種運動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)，認識內(nèi)因和外因的關(guān)系。,情感、態(tài)度與價值觀：,受迫振動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,教學(xué)難點,一、阻尼振動,二、受迫振動,三、共振,一、阻尼振動,實際的振動與理想化的振動不同，由于振動過程中要克服阻力做功，將一部分機械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，導(dǎo)致振動的總能量不斷減小，即振幅不斷減小。,振幅逐漸減小的振動叫做阻尼振動,分析,1、阻尼振動,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.物體做阻尼振動時頻率不變。c.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，可認為是等幅振動。,注意,2、阻尼振動的圖像3、實際的自由振動一定是阻尼振動,二、受迫振動,我們想使物體保持持續(xù)的振動，如何實現(xiàn)？,想一想,補充能量,1、驅(qū)動力作用在振動系統(tǒng)上的周期性外力2、受迫振動系統(tǒng)在驅(qū)動力作用下的振動,物體做受迫振動時，振動穩(wěn)定后的頻率與什么有關(guān)？,思考,受迫振動物體的頻率由什么決定？,3、受迫振動的特點受迫振動的頻率總等于驅(qū)動力的頻率，與系統(tǒng)的固有頻率無關(guān)。,三、共振,1、共振驅(qū)動力的頻率等于系統(tǒng)的固有頻率時，受迫振動的振幅最大，這種現(xiàn)象叫做共振。,2、共振曲線,驅(qū)動力的頻率與系統(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，爐內(nèi)產(chǎn)生很強的振蕩電磁場，使食物中的水分子作受迫振動，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。微波加熱是對物體內(nèi)部的整體加熱，極大地提高了加熱效率。,唐朝時候，洛陽某寺一僧人房中掛著的一件樂器，經(jīng)常莫名其妙地自動鳴響，僧人因此驚恐成疾，四處求治無效。他有一個朋友是朝中管音樂的官員，聞訊特去看望他。這時正好聽見寺里敲鐘聲，那件樂器又隨之作響。于是朋友說：你的病我可以治好，因為我找到你的病根了。只見朋友找到一把鐵銼，在樂器上銼磨幾下，樂器便再也不會自動作響了。,洗衣機把衣服脫水完畢切斷電源后，電動機由于慣性還要轉(zhuǎn)一會兒才能停下來，在這個過程中，洗衣機的振動劇烈程度有變化，其中有一陣子最劇烈，試分析這一現(xiàn)象。,輪船航行時要看波浪的撞擊方向而改變速度和方向,機器運轉(zhuǎn)時為了防止共振要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速或者在振動物體底座加防振墊。,,①軍隊過橋隨步走，火車過橋慢行,生活中的共振現(xiàn)象,美國有一農(nóng)場農(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，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小時，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，美國的全長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丈地宣稱：給我一個支點，我能撬動地球。而現(xiàn)代的美國發(fā)明家特士拉更是“牛氣”，他說：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)動力的頻率接近或等于振動物體的固有頻率。,總結(jié),2.受迫振動：系統(tǒng)在外界驅(qū)動力作用下的振動。,3.系統(tǒng)做受迫振動時，振動穩(wěn)定后的頻率等于驅(qū)動力的頻率，跟系統(tǒng)的固有頻率無關(guān)。,1.阻尼振動：振幅越來越小的振動。,4.驅(qū)動力的頻率等于振動系統(tǒng)的固有頻率時，受迫振動的振幅增大，這種現(xiàn)象叫做共振。,5.利用共振時，應(yīng)使驅(qū)動力的頻率接近或等于振動系統(tǒng)的固有頻率；防止共振時，應(yīng)使驅(qū)動力的頻率與系統(tǒng)的固有頻率不同，而且相差越大越好。,1.如圖所示，是用來測量各種發(fā)動機轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速計原理圖。在同一鐵支架NM上焊有固有頻率依次為80Hz、60Hz、40Hz、20Hz的四個鋼片a、b、c、d。將M端與正在轉(zhuǎn)動的電動機接觸，發(fā)現(xiàn)b鋼片振幅最大，則電動機轉(zhuǎn)速為_________r/min，a、b、c、d此時振動頻率為___________。,60Hz,3600,2.如圖所示演示裝置，一根張緊的水平繩上掛著四個單擺，讓b擺擺動，其余各擺也擺動起來，可以發(fā)現(xiàn)（）A.各擺擺動的周期均與b擺相同B.a擺擺動周期最短C.c擺擺動周期最長D.c擺振幅最大,A,3.兩個彈簧振子，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)動力作用下做受迫振動時，則（）A.甲的振幅較大，振動頻率為fB.乙的振幅較大，振動頻率為4fC.甲的振幅較大，振動頻率為2fD.乙的振幅較大，振動頻率為2f,C,4.如圖為單擺在兩次受迫振動中的共振曲線，則下列說法正確的是(),,A．若兩次受迫振動分別在月球上和地球上進行，且擺長相同，則圖線Ⅰ表示月球上單擺的共振曲線B．若兩次受迫振動是在地球上同一地點進行，則兩次擺長之比，lⅠ∶lⅡ=25∶4C．圖線Ⅱ若是在地面上完成的，則該擺擺長約為1mD．若擺長均為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中的共振曲線，則下列說法正確的是(),ABC,