物理人教版（2019）选择性必修第一册2.6 受迫振动 共振（共22张ppt）
文档属性
| 名称 | 物理人教版（2019）选择性必修第一册2.6 受迫振动 共振（共22张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 16.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-12-13 17:24:19 | ||
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文档简介
(共22张PPT)
2.6 受迫振动 共振
人教版普通高中物理 选择性必修第一册
声波碎杯，为什么？你能举出更多类似的例子吗？
登山时严禁大喊，以免引起雪崩
军队过桥，改齐步为便步
狮吼功，天下无双
微风起浪，蛇形共舞
2.固有振动下的周期或频率，与振幅无关，仅由系统自身的性质决定。
1.定义：振动系统不受外力作用，仅在自身回复力作用下的振动。
固有周期：固有振动的周期T
固有频率：固有振动的频率f
一、固有振动
我命由我不由天
问题1： 什么是固有振动 什么是固有周期和频率？固有周期和频率由什么决定？
二、阻尼振动
1.定义：振幅逐渐减小的振动，叫阻尼振动。
①受到阻力 ②振幅减小 ③周期不变 ④机械能减少
问题2：什么是阻尼振动？有何特点？阻尼振动中系统能量衰减的方式有几种？能量是如何转化和转移的？
2.特点：
T
T
T
周期不变
（2）辐射阻尼：由于振动系统引起邻近介质中各质点的振动，使能量向四周辐射出去，从而自身机械能减少。
摩擦阻尼
辐射阻尼
3.分类：
振动系统能量衰减的方式通常有两种。
（1）摩擦阻尼：由于振动系统受到摩擦阻力的作用，使振动系统的机械能逐渐转化为内能。
生活中的振动都是阻尼振动
1.（多选）一单摆做阻尼振动，则在振动过程中( )
A．振幅越来越小，周期也越来越小
B．振幅越来越小，周期不变
C．在振动过程中，通过某一位置时，机械能始终不变
D．振动过程中，机械能不守恒，频率不变
BD
针对训练
2.（多选）如图所示为单摆做阻尼振动时的振动图线，下列说法正确的是（ ）
A.摆球在A时刻的势能等于在B时刻的势能
B.摆球在A时刻的动能大于在B时刻的动能
C.摆球在A时刻的机械能等于在B时刻的机械能
D.摆球在后一时刻的机械能总比前一时刻的机械能小
ABD
思考：阻尼振动最终要停下来，那么怎样才能产生持续的振动呢？
三、受迫振动
1.定义：系统在驱动力作用下的振动，叫做受迫振动。
2.驱动力: 对振动系统施加的周期性的外力。
3.受迫振动的特点：
受迫振动的频率总等于驱动力的频率，与系统的固有频率无关。
顺势而为
观看演示并思考：驱动力的频率越大，物体做受迫振动的振幅越大吗？
判断各球的振幅和周期
a驱动b、c、d振动时各自的振幅大小关系？
b驱动a、c、d振动时各自的振幅大小关系？
d驱动a、b、c振动时各自的振幅大小关系？
已知a、b、c、d单摆摆长关系Lb>La=Lc>Ld
a、b、c、d自由振动时振动周期大小关系？
四、共振现象及其应用
1.定义：驱动力频率f 等于系统的固有频率f0时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫作共振。
2.共振的条件：
驱动力的频率与物体的固有频率相等，即f＝f0
3.共振曲线:
①f驱=f固时，A=Am,Am的大小取决于驱动力的幅度。
②f驱与f固越接近，受迫振动的振幅越大，f驱与f固相差越远，振幅越小。
4.共振的应用及防止
（1）应用：使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率。
实际上人和动物也都无时无刻不在共振，我们喉咙间发出的每个颤动，都是因为与空气产生了共振。炎热的午间，蝉儿发出的“知了”声；宁静的夜晚，蟋蟀发出的“叽嘶”声；还有不知疲倦的大肚子蝈蝈的鸣叫声等等，各自组成了大自然中动人的旋律。所以说，如果没有共振，世界将会失去多少天籁、大地将会变得多么沉寂。
（2）防止：使驱动力的频率与物体的固有频率不同，而且相差越大越好。
登山时严禁大喊，以免引起雪崩
军队过桥，改齐步为便步
自由振动、受迫振动和共振的关系比较
自由振动 受迫振动 共振
受力情况 受回复力 受驱动力作用 受驱动力作用
振动周期 或频率 由系统本身性质决定,即固有周期T0或固有频率f0 由驱动力的周期或频率决定,即T=T驱或f=f驱 T驱=T0或f驱=f0
振动能量 振动物体的机械能不变 由产生驱动力的物体提供 振动物体获得的能量最大
常见例子 弹簧振子或单摆θ≤5° 机械工作时底座发生的振动 共振筛、声音的共鸣
课堂小结
(1)无论发生共振与否,受迫振动的物体的频率都等于驱动力的频率,但只有发生共振现象时振幅才能达到最大。
(2)受迫振动系统中的能量转化不再只有系统内部动能和势能的转化,还有驱动力对系统做正功补偿系统因克服阻力而损失的机械能。
2.对受迫振动和共振的理解
1.(多选)如图所示,A、B、C、D四个单摆的摆长分别为l、2l、l、 ,摆球的质量分别为2m、2m、m、 ,四个单摆静止地悬挂在一根水平细线上。现让A球振动起来,通过水平细线迫使B、C、D也振动起来,则下列说法正确的是( )
AD
A.A、B、C、D四个单摆的周期均相同
B.只有A、C两个单摆的周期相同
C.B、C、D中因D的质量最小,故其振幅是最大的
D.B、C、D中C的振幅最大
E.B、C、D中C的振幅最小
针对训练
2.下列说法正确的是（ ）A．做简谐运动的物体的回复力一定是物体所受的合力B．单摆在任何情况下的运动都是简谐运动C．做受迫振动的物体，其振动频率与固有频率无关D．驱动力的频率越大，受迫振动的振幅就越大
C
3.(多选)将测力传感器接到计算机上可以测量快速变化的力，将单摆挂在测力传感器的探头上，测力探头与计算机连接，用此方法测得的单摆摆动过程中摆线上拉力的大小随时间变化的曲线如图所示，取g＝10 m/s2.某同学由此图象提供的信息做出了下列判断，其中正确的是（ ）
A．摆球的周期T＝0.5 s
B．单摆的摆长L＝1 mC．t＝0.5 s时摆球正经过最低点
D．摆球运动过程中周期越来越小
BC
4.(多选)如图所示为某振动系统做受迫振动的振幅A随驱动力频率f变化的关系图，则下列说法正确的是（ ）
A．振动系统振动的频率由驱动力频率和振动系统的固有频率共同决定B．振动系统的固有频率为f0C．当驱动力频率为f0时，振动系统会发生共振现象D．驱动力频率越大，振动系统的振幅越大
BC
谢谢观赏
2.6 受迫振动 共振
人教版普通高中物理 选择性必修第一册
声波碎杯，为什么？你能举出更多类似的例子吗？
登山时严禁大喊，以免引起雪崩
军队过桥，改齐步为便步
狮吼功，天下无双
微风起浪，蛇形共舞
2.固有振动下的周期或频率，与振幅无关，仅由系统自身的性质决定。
1.定义：振动系统不受外力作用，仅在自身回复力作用下的振动。
固有周期：固有振动的周期T
固有频率：固有振动的频率f
一、固有振动
我命由我不由天
问题1： 什么是固有振动 什么是固有周期和频率？固有周期和频率由什么决定？
二、阻尼振动
1.定义：振幅逐渐减小的振动，叫阻尼振动。
①受到阻力 ②振幅减小 ③周期不变 ④机械能减少
问题2：什么是阻尼振动？有何特点？阻尼振动中系统能量衰减的方式有几种？能量是如何转化和转移的？
2.特点：
T
T
T
周期不变
（2）辐射阻尼：由于振动系统引起邻近介质中各质点的振动，使能量向四周辐射出去，从而自身机械能减少。
摩擦阻尼
辐射阻尼
3.分类：
振动系统能量衰减的方式通常有两种。
（1）摩擦阻尼：由于振动系统受到摩擦阻力的作用，使振动系统的机械能逐渐转化为内能。
生活中的振动都是阻尼振动
1.（多选）一单摆做阻尼振动，则在振动过程中( )
A．振幅越来越小，周期也越来越小
B．振幅越来越小，周期不变
C．在振动过程中，通过某一位置时，机械能始终不变
D．振动过程中，机械能不守恒，频率不变
BD
针对训练
2.（多选）如图所示为单摆做阻尼振动时的振动图线，下列说法正确的是（ ）
A.摆球在A时刻的势能等于在B时刻的势能
B.摆球在A时刻的动能大于在B时刻的动能
C.摆球在A时刻的机械能等于在B时刻的机械能
D.摆球在后一时刻的机械能总比前一时刻的机械能小
ABD
思考：阻尼振动最终要停下来，那么怎样才能产生持续的振动呢？
三、受迫振动
1.定义：系统在驱动力作用下的振动，叫做受迫振动。
2.驱动力: 对振动系统施加的周期性的外力。
3.受迫振动的特点：
受迫振动的频率总等于驱动力的频率，与系统的固有频率无关。
顺势而为
观看演示并思考：驱动力的频率越大，物体做受迫振动的振幅越大吗？
判断各球的振幅和周期
a驱动b、c、d振动时各自的振幅大小关系？
b驱动a、c、d振动时各自的振幅大小关系？
d驱动a、b、c振动时各自的振幅大小关系？
已知a、b、c、d单摆摆长关系Lb>La=Lc>Ld
a、b、c、d自由振动时振动周期大小关系？
四、共振现象及其应用
1.定义：驱动力频率f 等于系统的固有频率f0时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫作共振。
2.共振的条件：
驱动力的频率与物体的固有频率相等，即f＝f0
3.共振曲线:
①f驱=f固时，A=Am,Am的大小取决于驱动力的幅度。
②f驱与f固越接近，受迫振动的振幅越大，f驱与f固相差越远，振幅越小。
4.共振的应用及防止
（1）应用：使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率。
实际上人和动物也都无时无刻不在共振，我们喉咙间发出的每个颤动，都是因为与空气产生了共振。炎热的午间，蝉儿发出的“知了”声；宁静的夜晚，蟋蟀发出的“叽嘶”声；还有不知疲倦的大肚子蝈蝈的鸣叫声等等，各自组成了大自然中动人的旋律。所以说，如果没有共振，世界将会失去多少天籁、大地将会变得多么沉寂。
（2）防止：使驱动力的频率与物体的固有频率不同，而且相差越大越好。
登山时严禁大喊，以免引起雪崩
军队过桥，改齐步为便步
自由振动、受迫振动和共振的关系比较
自由振动 受迫振动 共振
受力情况 受回复力 受驱动力作用 受驱动力作用
振动周期 或频率 由系统本身性质决定,即固有周期T0或固有频率f0 由驱动力的周期或频率决定,即T=T驱或f=f驱 T驱=T0或f驱=f0
振动能量 振动物体的机械能不变 由产生驱动力的物体提供 振动物体获得的能量最大
常见例子 弹簧振子或单摆θ≤5° 机械工作时底座发生的振动 共振筛、声音的共鸣
课堂小结
(1)无论发生共振与否,受迫振动的物体的频率都等于驱动力的频率,但只有发生共振现象时振幅才能达到最大。
(2)受迫振动系统中的能量转化不再只有系统内部动能和势能的转化,还有驱动力对系统做正功补偿系统因克服阻力而损失的机械能。
2.对受迫振动和共振的理解
1.(多选)如图所示,A、B、C、D四个单摆的摆长分别为l、2l、l、 ,摆球的质量分别为2m、2m、m、 ,四个单摆静止地悬挂在一根水平细线上。现让A球振动起来,通过水平细线迫使B、C、D也振动起来,则下列说法正确的是( )
AD
A.A、B、C、D四个单摆的周期均相同
B.只有A、C两个单摆的周期相同
C.B、C、D中因D的质量最小,故其振幅是最大的
D.B、C、D中C的振幅最大
E.B、C、D中C的振幅最小
针对训练
2.下列说法正确的是（ ）A．做简谐运动的物体的回复力一定是物体所受的合力B．单摆在任何情况下的运动都是简谐运动C．做受迫振动的物体，其振动频率与固有频率无关D．驱动力的频率越大，受迫振动的振幅就越大
C
3.(多选)将测力传感器接到计算机上可以测量快速变化的力，将单摆挂在测力传感器的探头上，测力探头与计算机连接，用此方法测得的单摆摆动过程中摆线上拉力的大小随时间变化的曲线如图所示，取g＝10 m/s2.某同学由此图象提供的信息做出了下列判断，其中正确的是（ ）
A．摆球的周期T＝0.5 s
B．单摆的摆长L＝1 mC．t＝0.5 s时摆球正经过最低点
D．摆球运动过程中周期越来越小
BC
4.(多选)如图所示为某振动系统做受迫振动的振幅A随驱动力频率f变化的关系图，则下列说法正确的是（ ）
A．振动系统振动的频率由驱动力频率和振动系统的固有频率共同决定B．振动系统的固有频率为f0C．当驱动力频率为f0时，振动系统会发生共振现象D．驱动力频率越大，振动系统的振幅越大
BC
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