高中物理 1.6 迫振動 共振課件 粵教版選修3-4.ppt

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目標導航,預習導引,目標導航,預習導引,一,二,三,一、受迫振動 1.等幅振動:簡諧運動是實際振動的理想化模型,只要提供給振動系統(tǒng)一定的能量,使它開始振動,由于系統(tǒng)的機械能守恒,振子就以一定的振幅永不停止地振動下去,這種振動叫做等幅振動。 2.阻尼振動:在實際的振動系統(tǒng)中,除了受到回復力以外,還受到摩擦力和其他阻力,系統(tǒng)由于要克服阻力做功,機械能就會損耗,所以系統(tǒng)的機械能隨著時間逐漸減少,振動的振幅也逐漸減小,最終停止振動。這種振幅逐漸減小的振動,叫做阻尼振動,也叫減幅振動。 3.受迫振動:用周期性的外力作用于振動系統(tǒng),外力對系統(tǒng)做功,補償系統(tǒng)的能量損耗,使系統(tǒng)持續(xù)地振動下去,這種周期性的外力叫做驅動力,物體在外界驅動力作用下的振動叫做受迫振動。,,,,,,,,,,,,,,,目標導航,預習導引,一,二,三,二、共振 1.共振:驅動力頻率等于物體的固有頻率時,受迫振動的振幅最大,這種現(xiàn)象叫做共振。 2.共振曲線:如圖所示,共振曲線的橫坐標為驅動力的頻率,縱坐標為受迫振動物體的振幅。 共振曲線直觀地反映出了驅動力的頻率對受迫振動物體振幅的影響,由共振曲線可知,當驅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。,,,,,,目標導航,預習導引,一,二,三,三、共振的利用和防止 1.共振的利用 (1)特點:在應用共振時,應使驅動力頻率接近或等于振動系統(tǒng)的固有頻率,振動將更劇烈。 (2)實例:轉速計、共振篩。 2.共振的防止 (1)特點:在防止共振時,驅動力頻率與系統(tǒng)的固有頻率相差越大越好。 (2)實例:部隊過橋時用便步;火車過橋時減速;輪船航行時,改變航向或航速。目的都是使驅動力的頻率遠離物體的固有頻率。,,,,,,目標導航,預習導引,一,二,三,一洗衣機在正常工作時非常平穩(wěn),當切斷電源后,發(fā)現(xiàn)洗衣機先是振動越來越劇烈,然后振動再逐漸減弱,對這一現(xiàn)象討論解釋為什么。 提示 洗衣機正常工作時,波輪運轉頻率大于它的固有頻率,當切斷電源后,運轉頻率變小,當變到等于固有頻率時發(fā)生共振,洗衣機振動最劇烈。,一,二,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應用,一、阻尼振動 1.從能量角度來看,實際的振動都是阻尼振動。由于摩擦和介質(zhì)阻力做負功,系統(tǒng)的機械能轉化為內(nèi)能等其他形式的能,機械能的總量減少,如果沒有能量補充,最終振動要停下來,這就是阻尼振動。 2.阻尼振動中振幅雖然逐漸減小,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。 3.實際的振動嚴格來說都是阻尼振動,要使振幅恒定,可定期補充能量,如機械擺鐘。,一,二,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應用,根據(jù)你對阻尼振動的理解,說說同一簡諧運動的能量大小由什么物理量決定。 答案:同一簡諧運動的能量大小由振幅大小決定。,一,二,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應用,【例1】 (多選)如圖所示是一個彈簧振子做阻尼振動的振動圖象,曲線上A、B兩點的連線與橫軸平行,下列說法正確的是( )(導學號51150013) A.振子在A時刻的動能等于B時刻的動能 B.振子在A時刻的勢能等于B時刻的勢能 C.振子在A時刻的機械能等于B時刻的機械能 D.振子在A時刻的機械能大于B時刻的機械能,一,二,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應用,思路分析解答本題時應注意以下兩點:(1)振幅的大小反映彈簧振子的能量大小;(2)振子的勢能與振子的位移大小有關。 解析:由于彈簧振子做阻尼振動,所以A時刻的機械能大于B時刻的機械能,選項C錯誤,D正確;由于振子的勢能與振子的位移有關,所以選項B正確;振子在A時刻的動能大于B時刻的動能,選項A錯誤。 答案:BD,一,二,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應用,一,二,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應用,一,二,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應用,(多選)下列說法正確的是( ) A.阻尼振動必定有機械能損失 B.物體做阻尼振動時,由于振幅減小,頻率也隨著減小 C.物體做阻尼振動時,振幅雖然減小,但是頻率不變 D.做阻尼振動的物體,振動頻率仍由自身結構特點決定 答案:ACD 解析:做阻尼振動的物體,其振幅不斷減小,所以其機械能也在不斷減小,即必定有機械能損失,但其頻率由自身結構特點決定,與振幅無關,所以其頻率不變。,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,二、受迫振動與共振 1.從受力角度:振動物體所受驅動力的方向跟它的運動方向相同時,驅動力對它起加速作用,使它的振幅增大,驅動力的頻率跟物體的固有頻率越接近,使物體振幅增大的力的作用次數(shù)就越多,當驅動力頻率等于物體的固有頻率時,它的每一次作用都使物體的振幅增加,從而使振幅達到最大。 2.從功能關系角度:驅動力頻率越接近物體的固有頻率,驅動力與物體運動一致的次數(shù)越多,驅動力對物體做的正功越多,振幅就越大。當驅動力頻率等于物體的固有頻率時,驅動力始終對物體做正功,使振動能量不斷增加,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時,振幅才保持不變。,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,【例2】 (多選) 如圖所示,在一條張緊的繩上掛7個擺,先讓A擺振動起來,則其余各擺也隨之振動。已知A、B、F三擺的擺長相同,則下列判斷正確的是( ) (導學號51150014) A.7個擺的固有頻率都相同 B.振動穩(wěn)定后7個擺的振動頻率都相同 C.B、F擺的擺長與A擺相同,它們的振幅最大 D.除A擺外,D、E擺離A擺最近,它們的振幅最大,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,思路分析解答本題時應注意以下兩點: (1)固有頻率由振動物體本身的結構(擺長)決定,而物體做受迫振動時,其振動頻率等于驅動力的頻率,與固有頻率無關。 (2)驅動力的頻率與物體的固有頻率越接近,受迫振動的振幅越大。 解析:7個擺的擺長不完全相同,固有頻率不完全相同,選項A錯誤;A擺振動起來后,帶動其余6個擺做受迫振動,振動穩(wěn)定后7個擺的振動頻率都相同,選項B正確;B、F擺的擺長與A擺相同,發(fā)生共振,振幅最大,選項C正確,D錯誤。 答案:BC,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,在飛機的發(fā)展史中有一個階段,飛機上天后不久,飛機的機翼很快就抖動起來,而且越抖越厲害,后來人們經(jīng)過了艱苦的探索,利用在飛機機翼前緣處裝置一個配重桿的方法解決了這一問題,在飛機機翼前裝置配重桿的主要目的是( ) (導學號51150015) A.加大飛機的慣性 B.使機體更加平衡 C.使機翼更加牢固 D.改變機翼的固有頻率 答案:D 解析:機翼的振動是受迫振動,其振動的頻率與發(fā)動機振動的頻率相等,當發(fā)動機的頻率接近機翼的固有頻率時,機翼抖得就越厲害,在機翼前裝置配重桿的主要目的就是改變其固有頻率,使其固有頻率與發(fā)動機振動頻率相差很大,防止共振發(fā)生,D正確。,