物理人教版（2019）选择性必修第一册2.6受迫振动 共振（共26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26张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 82.7MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-10-14 19:29:48 | ||
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文档简介
(共26张PPT)
2.6 受迫振动 共振
人教版：选择性必修第一册 第二章 机械振动
一、回顾：简谐运动
固有周期(频率)T0(f0)：固有振动的周期(频率)。由振动物体本身的性质（自身结构）决定，与振幅无关。
弹簧振子：
单摆：
均为理想化模型
固有振动（自由振动）：振动系统在在没有外力干预的情况下，仅在自身结构影响下的振动；
二、阻尼振动
问题：阻尼振动的x-t图像？
2.原因：
受力：受到阻力（外力）
能量：机械能转化为内能
1.阻尼振动：
振动系统在阻尼（摩擦或其他阻力）作用下的振幅逐渐减小的振动。
3.阻尼振动的图像
4.特点：
（1）振幅不断减少；
振动中的能量会损失
二、阻尼振动
（2）振动系统受到的阻尼越大，振幅减小得越快，阻尼过大时，系统将不能发生振动。
二、阻尼振动
生活中的实际的振动一定有空气阻力，故是阻尼振动
用周期性的外力作用于振动系统，
补偿系统机械能的损耗，使系统持续地振动下去。
想一想：用什么办法才能得到持续的振动呢？
二、阻尼振动
1.驱动力（又叫策动力）：
周期性作用于振动系统的外力叫做驱动力。
2.受迫振动：
系统在驱动力作用下的振动，叫做受迫振动。
三、受迫振动
振针
三、受迫振动生活实例
思考： 受迫振动的频率与什么有关？
3.受迫振动的特点：
（1）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。
三、受迫振动实验
思考：
（1）f迫 与f驱 的关系？
（2）受迫振动的振幅A随f驱 的增加有着怎样的变化关系？
（2）驱动力的频率等于振动物体的固有频率时，振幅最大；驱动力的频率跟固有频率相差越大，振幅越小。
观察思考并猜想：哪个摆球的振幅最大？摆长长的还是短的？
三、受迫振动
1.定义：驱动力的频率f 等于物体的固有频率f0时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振。
横轴：表示驱动力的频率
纵轴：表示受迫振动的振幅
2.共振曲线：
3.受迫振动的规律
f驱 = f固 时，振幅有最大值；
f驱 与 f固 差别越大时，振幅越小。
四、共振现象
共鸣箱
几乎所有乐器都利用了共振达到放大某一频率，同时抑制其他频率声音的目的。
原子和分子的共振能够制造各种光源（如日光灯、激光），也能制造电子表、原子钟等。
四、共振现象
微波炉加热原理：食物中水分子的振动频率约为2500MHz。微波炉加热食品时，炉内产生大致相同频率的电磁波，也称为 “微波”。使食物中的水分子做受迫振动，
发生共振，将电磁辐射能转化为内能，从而使食物的温度迅速升高。微波加热是对物体内部的整体加热，极大地提高了加热效率。
四、共振现象
四、共振现象
1940年，全长860米的塔柯姆大桥在建成后的4个月就因风共振而倒塌。
1831年，一队骑兵通过一座石桥时，由于马蹄节奏整齐，桥梁发生共振而断裂。
军队过桥便步走，火车过桥慢行。
四、共振现象
利用共振：应使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率；
防止共振：应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。
四、共振现象
五.共振的应用和防止
①共振筛
②共鸣箱
（1）.共振的应用
五.共振的应用和防止
（2）.共振的防止
（1）军队、火车过桥时要放慢速度.
（2）机器运转时为了防止共振要调节转速或者在振动物体底座加防振垫.
（3）装修剧场、房屋时使用吸声材料等。
共振现象
小 结
2、受迫振动：系统在外界驱动力作用下的振动
3、系统做受迫振动时，振动稳定后的频率等于驱动力的频率，跟系统的固有频率无关
4、驱动力的频率等于振动系统的固有频率时，受迫振动的振幅增大，这种现象叫做共振。
5、利用共振时，应使驱动力的频率接近或等于振动系统的固有频率；防止共振时，应使驱动力的频率与系统的固有频率不同，而且相差越大越好．
1、阻尼振动：振幅越来越小的振动
练习:一个单摆做受迫振动，其共振曲线(振幅A与驱动力的频率f的关系)如图所示，则( )
A．此单摆的固有周期约为0.5s
B．此单摆的摆长约为1m
C．若摆长增大，单摆的固有频率增大
D．若摆长增大，共振曲线的峰将往右移动
B
练习（多）某做简谐运动的弹簧振子，自由振动时的振动图像如图甲中的曲线Ⅰ所示，而在某驱动力作用下做受迫振动时，稳定后的振动图像如图甲中的曲线Ⅱ所示，那么，关于此受迫振动对应的状态下列说法正确的是（ ）
A．可能是图乙中的a点
B．可能是图乙中的b点
C．可能是图乙中的c点
D．一定不是图乙中的c点
AD
实践与拓展
频率小于20HZ的声波称为次声波。某些次声波与人体器官频率接近，容易和人体器官产生共振，对人体有很强的伤害性，严重可以致人死亡。通过查阅资料，找出人体器官的固有频率范围，并查找是否存在减小或者消除次声波的方法。
1980年6月30日上午，澳大利亚新南威尔士州北部西·罗克斯附近，就发生过成群的巨头鲸冲上海滩的现象。人们为保护这些珍贵动物，费尽九牛二虎之力，企图把它们拖回海去。可这一切努力都枉费心机，被拖回海里的鲸鱼，又固执地冲回海滩。鲸鱼干燥的皮肤上出现了血泡，鲜血不断从破裂处流出。多数鲸鱼窒息而死。对这一系列奇怪的现象，人们进行了各种各样的分析，最后发现，原来罪魁祸首是次声波。
1890年，一艘名叫“马尔波罗”号的帆船在从新西兰驶往英国的途中，突然神秘地失踪了。20年后，人们在火地岛海岸边发现了它。奇怪的是：船上的物品都原封不动，完好如初，航海日记的字迹仍然依稀可辨，就连那些死去多年的船员，也保持着当年的姿势。目前的比较合理的解释是受到了海洋次声波的伤害。
简谐运动 阻尼振动
产生条件 理想模型，不受阻力
受到阻力作用
振幅 不变 减小
频率 由系统本身决定 频率不变
振动图像
对比
简谐运动与阻尼振动的比较
自由振动、受迫振动、共振的区别
作业
课本第58页 练习3 、 4、5
2.6 受迫振动 共振
人教版：选择性必修第一册 第二章 机械振动
一、回顾：简谐运动
固有周期(频率)T0(f0)：固有振动的周期(频率)。由振动物体本身的性质（自身结构）决定，与振幅无关。
弹簧振子：
单摆：
均为理想化模型
固有振动（自由振动）：振动系统在在没有外力干预的情况下，仅在自身结构影响下的振动；
二、阻尼振动
问题：阻尼振动的x-t图像？
2.原因：
受力：受到阻力（外力）
能量：机械能转化为内能
1.阻尼振动：
振动系统在阻尼（摩擦或其他阻力）作用下的振幅逐渐减小的振动。
3.阻尼振动的图像
4.特点：
（1）振幅不断减少；
振动中的能量会损失
二、阻尼振动
（2）振动系统受到的阻尼越大，振幅减小得越快，阻尼过大时，系统将不能发生振动。
二、阻尼振动
生活中的实际的振动一定有空气阻力，故是阻尼振动
用周期性的外力作用于振动系统，
补偿系统机械能的损耗，使系统持续地振动下去。
想一想：用什么办法才能得到持续的振动呢？
二、阻尼振动
1.驱动力（又叫策动力）：
周期性作用于振动系统的外力叫做驱动力。
2.受迫振动：
系统在驱动力作用下的振动，叫做受迫振动。
三、受迫振动
振针
三、受迫振动生活实例
思考： 受迫振动的频率与什么有关？
3.受迫振动的特点：
（1）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。
三、受迫振动实验
思考：
（1）f迫 与f驱 的关系？
（2）受迫振动的振幅A随f驱 的增加有着怎样的变化关系？
（2）驱动力的频率等于振动物体的固有频率时，振幅最大；驱动力的频率跟固有频率相差越大，振幅越小。
观察思考并猜想：哪个摆球的振幅最大？摆长长的还是短的？
三、受迫振动
1.定义：驱动力的频率f 等于物体的固有频率f0时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振。
横轴：表示驱动力的频率
纵轴：表示受迫振动的振幅
2.共振曲线：
3.受迫振动的规律
f驱 = f固 时，振幅有最大值；
f驱 与 f固 差别越大时，振幅越小。
四、共振现象
共鸣箱
几乎所有乐器都利用了共振达到放大某一频率，同时抑制其他频率声音的目的。
原子和分子的共振能够制造各种光源（如日光灯、激光），也能制造电子表、原子钟等。
四、共振现象
微波炉加热原理：食物中水分子的振动频率约为2500MHz。微波炉加热食品时，炉内产生大致相同频率的电磁波，也称为 “微波”。使食物中的水分子做受迫振动，
发生共振，将电磁辐射能转化为内能，从而使食物的温度迅速升高。微波加热是对物体内部的整体加热，极大地提高了加热效率。
四、共振现象
四、共振现象
1940年，全长860米的塔柯姆大桥在建成后的4个月就因风共振而倒塌。
1831年，一队骑兵通过一座石桥时，由于马蹄节奏整齐，桥梁发生共振而断裂。
军队过桥便步走，火车过桥慢行。
四、共振现象
利用共振：应使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率；
防止共振：应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。
四、共振现象
五.共振的应用和防止
①共振筛
②共鸣箱
（1）.共振的应用
五.共振的应用和防止
（2）.共振的防止
（1）军队、火车过桥时要放慢速度.
（2）机器运转时为了防止共振要调节转速或者在振动物体底座加防振垫.
（3）装修剧场、房屋时使用吸声材料等。
共振现象
小 结
2、受迫振动：系统在外界驱动力作用下的振动
3、系统做受迫振动时，振动稳定后的频率等于驱动力的频率，跟系统的固有频率无关
4、驱动力的频率等于振动系统的固有频率时，受迫振动的振幅增大，这种现象叫做共振。
5、利用共振时，应使驱动力的频率接近或等于振动系统的固有频率；防止共振时，应使驱动力的频率与系统的固有频率不同，而且相差越大越好．
1、阻尼振动：振幅越来越小的振动
练习:一个单摆做受迫振动，其共振曲线(振幅A与驱动力的频率f的关系)如图所示，则( )
A．此单摆的固有周期约为0.5s
B．此单摆的摆长约为1m
C．若摆长增大，单摆的固有频率增大
D．若摆长增大，共振曲线的峰将往右移动
B
练习（多）某做简谐运动的弹簧振子，自由振动时的振动图像如图甲中的曲线Ⅰ所示，而在某驱动力作用下做受迫振动时，稳定后的振动图像如图甲中的曲线Ⅱ所示，那么，关于此受迫振动对应的状态下列说法正确的是（ ）
A．可能是图乙中的a点
B．可能是图乙中的b点
C．可能是图乙中的c点
D．一定不是图乙中的c点
AD
实践与拓展
频率小于20HZ的声波称为次声波。某些次声波与人体器官频率接近，容易和人体器官产生共振，对人体有很强的伤害性，严重可以致人死亡。通过查阅资料，找出人体器官的固有频率范围，并查找是否存在减小或者消除次声波的方法。
1980年6月30日上午，澳大利亚新南威尔士州北部西·罗克斯附近，就发生过成群的巨头鲸冲上海滩的现象。人们为保护这些珍贵动物，费尽九牛二虎之力，企图把它们拖回海去。可这一切努力都枉费心机，被拖回海里的鲸鱼，又固执地冲回海滩。鲸鱼干燥的皮肤上出现了血泡，鲜血不断从破裂处流出。多数鲸鱼窒息而死。对这一系列奇怪的现象，人们进行了各种各样的分析，最后发现，原来罪魁祸首是次声波。
1890年，一艘名叫“马尔波罗”号的帆船在从新西兰驶往英国的途中，突然神秘地失踪了。20年后，人们在火地岛海岸边发现了它。奇怪的是：船上的物品都原封不动，完好如初，航海日记的字迹仍然依稀可辨，就连那些死去多年的船员，也保持着当年的姿势。目前的比较合理的解释是受到了海洋次声波的伤害。
简谐运动 阻尼振动
产生条件 理想模型，不受阻力
受到阻力作用
振幅 不变 减小
频率 由系统本身决定 频率不变
振动图像
对比
简谐运动与阻尼振动的比较
自由振动、受迫振动、共振的区别
作业
课本第58页 练习3 、 4、5