2.6受迫振动共振课件(共18张PPT)高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

(共18张PPT)
2.6受迫振动、共振
一. 固有振动
(1)定义:振动系统不受外力的作用，此时的振动为固有振动。
(2)举例:理想弹簧振子、单摆等的简谐运动（不受阻力）
(3)特点：机械能守恒，故而振幅不随时间改变，做等幅振动，振动不会停止
(4)固有频率f固：固有振动的频率称为固有频率，高低仅由系统自身结构决定，与振幅无关。
(5)固有频率的计算方法：如单摆周期,再根据计算。
导
阅读课本回答下列问题
1、阻尼振动定义，振幅、频率与能量变化情况。
2、驱动力定义，受迫振动频率与固有频率有关系吗？
3、共振的定义与条件，图像最高点物理意义
4、共振的防止与利用
5、完成提纲内容
思
议
阅读课本回答下列问题
1、阻尼振动定义，振幅、频率与能量变化情况。
2、驱动力定义，受迫振动频率与固有频率有关系吗？
3、共振的定义与条件，图像最高点物理意义
4、共振的防止与利用
5、完成提纲内容
展
阅读课本回答下列问题
1、阻尼振动定义，振幅、频率与能量变化情况。
2、驱动力定义，受迫振动频率与固有频率有关系吗？
3、共振的定义与条件，图像最高点物理意义
4、共振的防止与利用
5、完成提纲内容
(1)定义:振幅随时间逐渐减小的振动称为阻尼振动。
(2)特点：振动时，系统所受外力一直做负功，系统机械能一直减小，直到减为0，振动停止
(3)由于摩擦力、空气阻力等外力的存在，实际的振动振幅会越来越小，做阻尼振动。例如：摇曳的树叶、摆动的秋千最终会停止运动
二. 阻尼振动
阻尼振动的x-t图像
评
(4)阻尼振动系统机械能衰减的两种方式
①一种是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。
举例：单摆运动时受到空气阻力
②另一种是由于振动系统带动邻近介质中各质点的振动，使能量向四周传递出去，从而自身机械能减少。
举例：音叉振动带动空气振动，导致音叉振幅减小
评
T
T
T
切记：阻尼振动随时间减小的是振幅和系统的机械能，但它的频率和周期是不随时间改变的。
(5)阻尼振动系统的周期和频率
频率和周期不变
三. 受迫振动
(1)产生持续振动的方法：最简单的办法是使周期性的外力作用于振动系统，外力对系统做功，补偿系统因阻尼作用损失的能量，使系统的振动维持下去。
(2)驱动力：对振动系统施加的周期性的外力叫作驱动力
(3)驱动力频率f驱；单位时间内驱动力周期性变化的次数。
(4)受迫振动定义：系统在驱动力作用下的振动叫作受迫振动
举例：机器运转时底座发生的振动、扬声器纸盆的振动
(5)受迫振动频率：振动稳定后，受迫振动的频率总等于驱动力的频率，由驱动力频率决定，与固有频率无关。
结论：受迫振动的频率由驱动力频率决定
结论：
①当f驱越接近f固，振幅越大，越远离，振幅越小
②当f固=f驱时，振幅最大
观察与思考：哪个摆球的振幅最大？
评
(5)：受迫振动的振幅：
1.定义：受迫振动驱动力的频率f 等于系统的固有频率f0时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振。
横轴：表示驱动力的频率
纵轴：表示受迫振动的振幅
f’:代表系统的固有频率
2.共振曲线
3.受迫振动的规律
f驱 = f固 时，振幅有最大值，发生共振；
f驱 与 f固 差别越大时，振幅越小。
评
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. 共振现象的利用与防止
(1)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
举例：共振筛、共鸣箱、转速计（课本P56）、微波炉
1831年，一队骑兵通过曼彻斯特附近的一座便桥时，由于马蹄节奏整齐，桥梁发生共振而断裂。
1940年，美国的全长860米的塔柯姆大桥在建成后的4个月就因风共振而倒塌。
评
(1)防止共振时，应使驱动力的频率远离系统的固有频率，而且相差越大，振幅越大，效果越好
应当缓步便步前进，防止共振
共振的防止: 登山运动员登山时严禁大声喊叫。因为喊叫声中某一频率若正好与山上积雪的固有频率相吻合，就会因共振引起雪崩，其后果十分严重。
评
检
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