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第二章 机械振动
2.6 受迫振动 共振
选择性必修 第一册
【学习目标】
1.知道阻尼振动和阻尼振动能量的转化情况;
2.知道什么是受迫振动及其产生条件,掌握物体做受迫振动的特点;
3.知道共振现象,掌握产生共振的条件,知道常见的共振的应用和危害
【生活化引入】
“洗”是古代盥洗用的脸盆,多用青铜铸成,现代亦有许多仿制的工艺品。倒些清水在其中,用手掌慢慢摩擦盆耳,盆就会发出嗡嗡声,到一定节奏时还会溅起层层水花。这是为什么?
【复习回顾】
2.单摆的周期公式
1.弹簧振子周期公式
由此可知:周期或频率与振幅无关,仅由系统自身的性质决定,我们把这种振动称为固有振动,其振动频率称为固有频率
一、阻尼振动
【生活中的振动】
树叶的摆动 荡秋千
共同特点:由于阻力作用,振幅逐渐减小。
一、阻尼振动
1.定义:振幅随时间逐渐减小的振动称为阻尼振动
2.阻尼振动的图像:
3.阻尼振动的能量:振动系统能量衰减
小结提升1
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
简谐运动与阻尼振动的比较:
振幅 不变 减小
频率 由系统本身决定 频率不变
振动图像
【教学目的】
提问:浏览全诗,思考,作者在这首诗表达了那样的一些感情?
万里悲秋常作客,百年多病独登台。
鄙:1.顾不如蜀鄙之僧哉(边远的地方)
让学生用烛之武的言行来证实这句诗。
1.人们常说,活到老,学到老,荀子《劝学》篇中的学不可以已 这句话印证了这句话。
二、要历史地看待古人,看待英雄人物,要实事求是地分析评价。
让学生分析他这是一种什么心理。明确:嫉妒、红眼病。
根据学生回答总结:戴望舒生于杭州,望舒是他给自己起的笔名,出自屈原的《离骚》:”前望舒使先驱兮,后飞廉使奔属 。”望舒是神话传说中替月亮驾车的天神,纯洁而温柔,多情又潇洒。
一、要了解战国末期燕国与秦国的斗争形势,从整体出发,再来观察燕太子丹遣荆轲刺奏王的意义。
荆轲刺秦王的故事发生在战国末期的公元前227年,即秦统一中国之前的六年。当时,秦已于公元前230年灭韩,又在公元前228年破赵,秦统一天下的大局已定。
(板书课题)
2.越国以鄙远,君知其难也(边境)
例1.(多选)下列说法中错误的是( )
A.阻尼振动的振幅不断减小
B.物体做阻尼振动时,随着振幅的减小,频率也不断减小
C.阻尼振动的振幅逐渐减小,所以周期也逐渐减小
D.阻尼过大时,系统将不能发生振动
答案:BC
【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?
提示:最简单的办法是使周期性的外力
问:为什么会这样?(补充背景介绍)
四、延伸拓展:
(让学生思考本段的作用)寥寥25字,写出了形势(“晋侯、秦伯围郑”,两大国围一小国——兵临城下,形势严峻);写出围郑原因(“以其无礼于晋,且贰于楚”,两事与晋利害相关,和秦利害关系不大——秦可以争取);写出驻军位置(“晋军函陵,秦军汜南”,分兵驻扎——郑有机会单独与秦接触)。参照“春秋时期形势图”和“秦晋围郑形势图”(《教师教学用书》P162-163),读过下文,就可以看出作者伏笔的巧妙、行文的缜密。
11.写作者在江面上自由飘荡,似乎是在浩荡的宇宙间乘风飞行,飘飘忽忽升入仙境里去的句子:浩浩乎如冯虚御风,而不知其所止;飘飘乎如遗世独立,羽化而登仙。
太子丹恐惧,乃请荆卿曰:“秦兵旦暮渡易水,则虽欲长侍足下,岂可得哉?”荆卿曰:“微太子言,臣愿得谒之。今行而无信,则秦未可亲也。夫今樊将军,秦王购之金千斤,邑万家。诚能得樊将军首,与燕督亢之地图献秦王,秦王必说见臣,臣乃得有以报太子。”太子曰:“樊将军以穷困来归丹,丹不忍以己之私,而伤长者之意,愿足下更虑之!”
生1:应该是一个纤弱的、优雅的、楚楚动人的、惹人爱怜的小家碧玉。
一到阴雨的天气,天是湿漉漉的,地是湿漉漉的,让我们的心情不由得也有几分湿漉漉的 。雨总是带给我们一些莫名的忧郁、无可名状的哀伤,但这种微妙的情绪又很难准确把握,用语言传神地表达,“雨巷诗人”戴望舒非常成功地做到了这一点,下面,就让我们共同走进<<雨巷>>。
生回答,师归纳总结:对丁香姑娘的期盼,对眼前现状的迷茫和对往昔之美的深深追忆。
(4)画出自己不理解的问题及难点。
根据学生回答总结:戴望舒生于杭州,望舒是他给自己起的笔名,出自屈原的《离骚》:”前望舒使先驱兮,后飞廉使奔属 。”望舒是神话传说中替月亮驾车的天神,纯洁而温柔,多情又潇洒。
材料一:
3.荀子在《劝学》中说,君子需要通过广泛学习来提升自己的两个句子是:君子博学而日参省乎己,则知明而行无过矣。
2.掌握文章中出现的古汉语常识,注意多义词在不同语境中的不同意义和用法。
1.自由振动:在没有任何外力干预的情况下,给振动系统一定能量,使它开始振动,这样的振动叫自由振动.
二、受迫振动
2.驱动力:对振动系统施加的周期性的外力,这种周期性的外力叫作驱动力.
3.受迫振动:
(1)定义:系统在驱动力作用下的振动,叫作受迫振动.
【做一做】
1.开始时不转动摇把,让振子上下自由振动,记录其频率
2.匀速转动摇把,当振子振动稳定时,记录振动频率
3.受迫振动的频率与什么因素有关呢?
1.自由振动:
二、受迫振动
2.驱动力:
3.受迫振动:
(1)定义:
(2)受迫振动的频率(周期)
做受迫振动的物体,其振动频率由驱动力频率决定,与系统的固有频率无关.
例2.如图所示,曲轴上悬挂一弹簧振子,转动摇把,曲轴可以带动弹簧振子上下振动.开始时不转动摇把,而让振子上下自由振动,测得其频率为2 Hz,然后匀速转动摇把,转速为240 r/min,当振子振动稳定时,其振动周期为( )
A.0.5 s B.0.25 s
C.2 s D.4 s
答案:B
三、共振现象及其应用
【实验】
先让c振动,带动a、b、d的振动。观察:
1. a、b、d的振动周期与c的振动周期的关系
2.a、b、d的振幅与c的振幅的关系
三、共振现象及其应用
1.共振: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.共振产生的条件:驱动力的频率与物体的固有频率相等,即f=f0
3.共振曲线:
少焉,月出于东山之上,徘徊于斗牛之间。
阅读下面的文字,完成7-9题。
2.若舍郑以为东道主(假如)
生:象牛毛、象花针、象细丝,细细的、密密的。
8.《离骚》中表明自己所处的社会本来就是善于投机取巧,违背规矩的现状的两句:
4、至此,丁香姑娘已经成为抒情主人公和我们读者共同的期盼和向往,那麽,我们是不是可以说,这个美好的令人向往的姑娘就是诗人爱情向往的象征?
1.《蜀道难》的主旨句是:蜀道之难,难于上青天。
A. 由政府倡导的共享单车出行模式有效缓解了公共出行“最后一公里”的问题,而网络技术的强大是促进其发展的重要原因。
三、体会课文的写作特色,提高鉴别欣赏能力。
6.作者提出自己的观点——“无所待”才是真正的逍遥的并列句了三类人的句子是:至人无己,神人无功,圣人无名。
10.李白在《蜀道难》一诗中,运用神话、夸张、衬托的手法来写蜀山之高险的句子有“上有六龙回日之高标,下有冲波逆折之回川。黄鹤之飞尚不得过,猿猱欲度愁攀援。”
战国末期燕秦两国的斗争形势
5.本段叙述了太子为荆轲赴秦所做的准备工作:这是从“物”方面,即备匕首一事做的十分细致的准备。
今年夏天有一个很明显的天气特征,是什么
例3.如图所示,在一根张紧的水平绳上挂几个摆,其中A,E摆长相等;先让A摆振动起来,其他各摆随后也跟着振动起来,则( )
A.其它各摆摆动周期跟A摆相同
B.其它各摆振动振幅大小相同
C.其它各摆振动振幅大小不相同,E摆振幅最大
D.其它各摆振动周期大小不同,D摆周期最大
答案:AC
三、共振现象及其应用
4.共振的应用与防止:
共振的应用:
应用1:荡秋千
应用2:
在建筑工地上,我们经常可以看到.建筑工人在浇灌混凝土的墙壁或地板时,为了提高质量,总是一边灌混凝土,一边用电振泵进行振动,使混凝土之间因振动的作用而变得更紧密、更结实。像粉碎机、测振仪、电振泵等,这些都是利用共振原理工作的
应用3:微波炉
应用4:借助了共振的原理,靠摩擦身体的某一部位与空气产生共鸣而发声。
应用5:
18世纪中叶,法国昂热市一座102米长的大桥上有一队士兵经过.当他们在指挥官的口令下迈着整齐的步伐过桥时,桥梁突然断裂,造成226名官兵和行人丧生.你知道这是什么原因造成的吗?
提示:是共振造成的.因为大队士兵迈步的频率正好与大桥的固有频率一致,使桥体的振动加强,当它的振幅达到甚至超过桥梁的形变能力时,桥就断了.要便步过桥.
共振的防止1:
共振的防止2:唐朝开元年间,洛阳有个和尚,他的房间内挂着一口磬,常敲磬解烦。有一天,和尚没有敲磬,磬却自动响起来了。这使他大为惊奇,终于惊扰成疾。他的一位好朋友曹绍夔是宫廷的乐令,精通音律(即通晓声学理论),闻讯前来探望和尚。经过一番观察,他发现每当寺院里的钟响起来时,和尚房里的磬也跟着响了。于是曹绍夔拿出刀来把磬磨去几处,从此以后就不再自鸣了。他告诉和尚,这磬的音律(即固有频率)和寺院钟的音律一致,敲钟时由于共振,磬也就响了。将磬磨去几处就是改变它的音律,这样就不会引起共鸣。和尚恍然大悟,病也随之痊愈了。
共振的防止3: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。
共振的防止4:人体是一个弹性体,各器官都有它的固有频率,当外来振动的频率与人体某器官的固有频率一致时,会引起共振,因而对那个器官的影响也最大。人体固有的振动频率经科学研究,人脑是8~12Hz,内脏器官为4~18Hz。在外来振动的不断激发下,人脑和内脏器官的振动频率与外来振动频率相近或相同,吸收外来振动的能量而共振,轻者能使人产生头晕、烦躁、耳鸣、恶心,如果强度大,就能使人的心脏及其内脏剧烈抖动、狂跳,以致血管破裂,使人死亡。
例4.(多选)将一个铁筛四角用四根弹簧支起,筛子上装一个电动偏心轮,它每转动一周给筛子提供一次驱动力.已知增大电动偏心轮的输入电压,可提高转速;增大筛子质量,可增大筛子的固有周期.筛子自由振动时完成10次全振动用15 s,电动偏心轮转速为36 r/min,则要使筛子振动的振幅最大,可采用的办法是( )
A.提高电动偏心轮的输入电压
B.降低电动偏心轮的输入电压
C.增大筛子的质量
D.减小筛子的质量
答案:AC
例5.如图所示是一个单摆的共振曲线.
(1)若单摆所处环境的重力加速度g=9.8 m/s2,试求此摆的摆长;
(2)若将此摆移到高山上,共振曲线的峰将怎样移动?
解析:(1)由图可知:单摆的频率为0.3Hz,周期为
由 得:l=2.8m
(2)将此摆移到高山上,重力加速度减小,周期变大,频率减小,共振曲线的峰将向左移动。
小结提升2
对共振曲线的理解:
1.两坐标轴的意义:纵轴:受迫振动的振幅.横轴:驱动力频率.如图所示.
2.f0的意义:表示固有频率.
3.认识曲线形状:f=f0,共振;f>f0或f4.结论:驱动力的频率f越接近振动系统的固有频率f0,受迫振动的振幅越大,反之振幅越小.
课堂小结
1.受迫振动:受迫振动的频率由 决定.即
2.共振:受迫振动的特殊情况.
驱动力频率
(1)驱动力频率=物体固有频率.即
(2)振幅最大,振动最剧烈
(3)共振曲线