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(qū)動力 物體在外界驅(qū)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(qū)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(qū)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(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 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(qū)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(zhuǎn)速計 共振篩 2 共振的防止 1 特點 在防止共振時 驅(qū)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(qū)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(zhuǎn)頻率大于它的固有頻率 當切斷電源后 運轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(qū)動力的方向跟它的運動方向相同時 驅(qū)動力對它起加速作用 使它的振幅增大 驅(qū)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(qū)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(qū)動力頻率越接近物體的固有頻率 驅(qū)動力與物體運動一致的次數(shù)越多 驅(qū)動力對物體做的正功越多 振幅就越大 當驅(qū)動力頻率等于物體的固有頻率時 驅(qū)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(jié)構(gòu) 擺長 決定 而物體做受迫振動時 其振動頻率等于驅(qū)動力的頻率 與固有頻率無關 2 驅(qū)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