高中物理 1.6 迫振動(dòng) 共振課件 粵教版選修3-4.ppt

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目標(biāo)導(dǎo)航 預(yù)習(xí)導(dǎo)引 目標(biāo)導(dǎo)航 預(yù)習(xí)導(dǎo)引 一 二 三 一 受迫振動(dòng)1 等幅振動(dòng) 簡諧運(yùn)動(dòng)是實(shí)際振動(dòng)的理想化模型 只要提供給振動(dòng)系統(tǒng)一定的能量 使它開始振動(dòng) 由于系統(tǒng)的機(jī)械能守恒 振子就以一定的振幅永不停止地振動(dòng)下去 這種振動(dòng)叫做等幅振動(dòng) 2 阻尼振動(dòng) 在實(shí)際的振動(dòng)系統(tǒng)中 除了受到回復(fù)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(jī)械能就會(huì)損耗 所以系統(tǒng)的機(jī)械能隨著時(shí)間逐漸減少 振動(dòng)的振幅也逐漸減小 最終停止振動(dòng) 這種振幅逐漸減小的振動(dòng) 叫做阻尼振動(dòng) 也叫減幅振動(dòng) 3 受迫振動(dòng) 用周期性的外力作用于振動(dòng)系統(tǒng) 外力對(duì)系統(tǒng)做功 補(bǔ)償系統(tǒng)的能量損耗 使系統(tǒng)持續(xù)地振動(dòng)下去 這種周期性的外力叫做驅(qū)動(dòng)力 物體在外界驅(qū)動(dòng)力作用下的振動(dòng)叫做受迫振動(dòng) 目標(biāo)導(dǎo)航 預(yù)習(xí)導(dǎo)引 一 二 三 二 共振1 共振 驅(qū)動(dòng)力頻率等于物體的固有頻率時(shí) 受迫振動(dòng)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(biāo)為驅(qū)動(dòng)力的頻率 縱坐標(biāo)為受迫振動(dòng)物體的振幅 共振曲線直觀地反映出了驅(qū)動(dòng)力的頻率對(duì)受迫振動(dòng)物體振幅的影響 由共振曲線可知 當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率與物體的固有頻率相等時(shí) 受迫振動(dòng)的振幅最大 目標(biāo)導(dǎo)航 預(yù)習(xí)導(dǎo)引 一 二 三 三 共振的利用和防止1 共振的利用 1 特點(diǎn) 在應(yīng)用共振時(shí) 應(yīng)使驅(qū)動(dòng)力頻率接近或等于振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率 振動(dòng)將更劇烈 2 實(shí)例 轉(zhuǎn)速計(jì) 共振篩 2 共振的防止 1 特點(diǎn) 在防止共振時(shí) 驅(qū)動(dòng)力頻率與系統(tǒng)的固有頻率相差越大越好 2 實(shí)例 部隊(duì)過橋時(shí)用便步 火車過橋時(shí)減速 輪船航行時(shí) 改變航向或航速 目的都是使驅(qū)動(dòng)力的頻率遠(yuǎn)離物體的固有頻率 目標(biāo)導(dǎo)航 預(yù)習(xí)導(dǎo)引 一 二 三 一洗衣機(jī)在正常工作時(shí)非常平穩(wěn) 當(dāng)切斷電源后 發(fā)現(xiàn)洗衣機(jī)先是振動(dòng)越來越劇烈 然后振動(dòng)再逐漸減弱 對(duì)這一現(xiàn)象討論解釋為什么 提示洗衣機(jī)正常工作時(shí) 波輪運(yùn)轉(zhuǎn)頻率大于它的固有頻率 當(dāng)切斷電源后 運(yùn)轉(zhuǎn)頻率變小 當(dāng)變到等于固有頻率時(shí)發(fā)生共振 洗衣機(jī)振動(dòng)最劇烈 一 二 知識(shí)精要 思考探究 典題例解 遷移應(yīng)用 一 阻尼振動(dòng)1 從能量角度來看 實(shí)際的振動(dòng)都是阻尼振動(dòng) 由于摩擦和介質(zhì)阻力做負(fù)功 系統(tǒng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能等其他形式的能 機(jī)械能的總量減少 如果沒有能量補(bǔ)充 最終振動(dòng)要停下來 這就是阻尼振動(dòng) 2 阻尼振動(dòng)中振幅雖然逐漸減小 但振動(dòng)的頻率不會(huì)變化 此頻率稱為固有頻率 由振動(dòng)系統(tǒng)決定 3 實(shí)際的振動(dòng)嚴(yán)格來說都是阻尼振動(dòng) 要使振幅恒定 可定期補(bǔ)充能量 如機(jī)械擺鐘 一 二 知識(shí)精要 思考探究 典題例解 遷移應(yīng)用 根據(jù)你對(duì)阻尼振動(dòng)的理解 說說同一簡諧運(yùn)動(dòng)的能量大小由什么物理量決定 答案 同一簡諧運(yùn)動(dòng)的能量大小由振幅大小決定 一 二 知識(shí)精要 思考探究 典題例解 遷移應(yīng)用 例1 多選 如圖所示是一個(gè)彈簧振子做阻尼振動(dòng)的振動(dòng)圖象 曲線上A B兩點(diǎn)的連線與橫軸平行 下列說法正確的是 導(dǎo)學(xué)號(hào)51150013 A 振子在A時(shí)刻的動(dòng)能等于B時(shí)刻的動(dòng)能B 振子在A時(shí)刻的勢能等于B時(shí)刻的勢能C 振子在A時(shí)刻的機(jī)械能等于B時(shí)刻的機(jī)械能D 振子在A時(shí)刻的機(jī)械能大于B時(shí)刻的機(jī)械能 一 二 知識(shí)精要 思考探究 典題例解 遷移應(yīng)用 思路分析解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn) 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(guān) 解析 由于彈簧振子做阻尼振動(dòng) 所以A時(shí)刻的機(jī)械能大于B時(shí)刻的機(jī)械能 選項(xiàng)C錯(cuò)誤 D正確 由于振子的勢能與振子的位移有關(guān) 所以選項(xiàng)B正確 振子在A時(shí)刻的動(dòng)能大于B時(shí)刻的動(dòng)能 選項(xiàng)A錯(cuò)誤 答案 BD 一 二 知識(shí)精要 思考探究 典題例解 遷移應(yīng)用 一 二 知識(shí)精要 思考探究 典題例解 遷移應(yīng)用 一 二 知識(shí)精要 思考探究 典題例解 遷移應(yīng)用 多選 下列說法正確的是 A 阻尼振動(dòng)必定有機(jī)械能損失B 物體做阻尼振動(dòng)時(shí) 由于振幅減小 頻率也隨著減小C 物體做阻尼振動(dòng)時(shí) 振幅雖然減小 但是頻率不變D 做阻尼振動(dòng)的物體 振動(dòng)頻率仍由自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定答案 ACD解析 做阻尼振動(dòng)的物體 其振幅不斷減小 所以其機(jī)械能也在不斷減小 即必定有機(jī)械能損失 但其頻率由自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定 與振幅無關(guān) 所以其頻率不變 一 二 知識(shí)精要 典題例解 遷移應(yīng)用 二 受迫振動(dòng)與共振1 從受力角度 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 驅(qū)動(dòng)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(dāng)驅(qū)動(dòng)力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 從而使振幅達(dá)到最大 2 從功能關(guān)系角度 驅(qū)動(dòng)力頻率越接近物體的固有頻率 驅(qū)動(dòng)力與物體運(yùn)動(dòng)一致的次數(shù)越多 驅(qū)動(dòng)力對(duì)物體做的正功越多 振幅就越大 當(dāng)驅(qū)動(dòng)力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時(shí) 振幅才保持不變 一 二 知識(shí)精要 典題例解 遷移應(yīng)用 例2 多選 如圖所示 在一條張緊的繩上掛7個(gè)擺 先讓A擺振動(dòng)起來 則其余各擺也隨之振動(dòng) 已知A B F三擺的擺長相同 則下列判斷正確的是 導(dǎo)學(xué)號(hào)51150014 A 7個(gè)擺的固有頻率都相同B 振動(dòng)穩(wěn)定后7個(gè)擺的振動(dòng)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(shí)精要 典題例解 遷移應(yīng)用 思路分析解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn) 1 固有頻率由振動(dòng)物體本身的結(jié)構(gòu) 擺長 決定 而物體做受迫振動(dòng)時(shí) 其振動(dòng)頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率 與固有頻率無關(guān) 2 驅(qū)動(dòng)力的頻率與物體的固有頻率越接近 受迫振動(dòng)的振幅越大 解析 7個(gè)擺的擺長不完全相同 固有頻率不完全相同 選項(xiàng)A錯(cuò)誤 A擺振動(dòng)起來后 帶動(dòng)其余6個(gè)擺做受迫振動(dòng) 振動(dòng)穩(wěn)定后7個(gè)擺的振動(dòng)頻率都相同 選項(xiàng)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(xiàng)C正確 D錯(cuò)誤 答案 BC 一 二 知識(shí)精要 典題例解 遷移應(yīng)用 在飛機(jī)的發(fā)展史中有一個(gè)階段 飛機(jī)上天后不久 飛機(jī)的機(jī)翼很快就抖動(dòng)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(jī)機(jī)翼前緣處裝置一個(gè)配重桿的方法解決了這一問題 在飛機(jī)機(jī)翼前裝置配重桿的主要目的是 導(dǎo)學(xué)號(hào)51150015 A 加大飛機(jī)的慣性B 使機(jī)體更加平衡C 使機(jī)翼更加牢固D 改變機(jī)翼的固有頻率答案 D解析 機(jī)翼的振動(dòng)是受迫振動(dòng) 其振動(dòng)的頻率與發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)的頻率相等 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的頻率接近機(jī)翼的固有頻率時(shí) 機(jī)翼抖得就越厲害 在機(jī)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(dòng)機(jī)振動(dòng)頻率相差很大 防止共振發(fā)生 D正確