2.6 受迫振动 共振 (共25张PPT) 课件 2024-2025学年高二物理人教版（2019）选择性必修第一册
文档属性
| 名称 | 2.6 受迫振动 共振 (共25张PPT) 课件 2024-2025学年高二物理人教版（2019）选择性必修第一册 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 55.6MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-09-23 17:10:20 | ||
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文档简介
(共25张PPT)
第二章 机械振动
第6节 受迫振动 共振
观察和思考
你是否可以用物理知识解释溅起层层水花这一现象的原因呢？
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；
1. 知道什么是阻尼振动和受迫振动，会用能量观点分析阻尼振动的振幅变化和受迫振动的共振现象；
2. 了解产生共振的条件，认识共振是受迫振动的特殊情况；
3. 能够根据实际生活中的振动特点，应用振动的规律解释与解决相关问题。
振动中的能量会损失，机械能会减小
若振动过程中存在阻力，振幅会发生如何变化呢？
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。
知识点一：振动中的能量损失
机械能转化为内能
2.原因：
受力：受到阻力（外力）
能量：机械能转化为内能
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
（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。
生活中的实际的振动一定有空气阻力，故是阻尼振动
阻尼振动中，由于存在阻力，振幅不断减小，故振动系统的机械能将不断减少，那么，振动系统的周期和频率也会发生变化吗？
振动周期与振幅无关，故阻尼振动中周期和频率不变！
T
T
T
阻尼振动的能量有什么特点？
物体在做阻尼振动的过程中，总机械能逐渐减小，物体位移大小相等时，势能大小相等，但动能与上一次相比将减小。
5.能力衰减的方式通常有两种：
①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。
例如：单摆运动时受到空气的阻力。
②由于振动系统引起邻近介质中质点的振动，使能量向四周辐射出去，从而自身机械能减少。
例如：音叉发声时，一部分机械能随声波辐射到周围空间。导致音叉振幅减小。
阻尼振动最终要停下来，那么怎样才能产生持续的振动呢？
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。
知识点二：受迫振动
1.驱动力:作用于振动系统的周期性的外力。
2.受迫振动:系统在驱动力作用下的振动叫作受迫振动 。
例如：机械运转时底座发生的振动、扬声器纸盆的振动，都是受迫振动。
受迫振动的频率与什么有关呢？
受迫振动的应用实例
跳板在人走过时发生的振动
机器底座在机器运转时发生的振动
听到声音时耳膜的振动
电磁打点计时器的振针所做的振动
振针
研究受迫振动的频率
大量的实验都证实：物体做受迫振动达到稳定后，物体振动的频率等于驱动力的频率，与物体的固有频率无关。
物体做受迫振动的振幅是否也跟它的固有频率无关呢
结论：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。
振动 类型 比较 项目 简谐运动 阻尼振动 受迫振动
产生条件 不受阻力作用 受阻力作用 受阻力和驱动力作用
频率 固有频率 固有频率 驱动力频率
振幅 不变 减少 大小变化不确定
简谐运动、阻尼振动与受迫振动的区别
振动 类型 比较 项目 简谐运动 阻尼振动 受迫振动
振动图象 形状不确定
实例 弹簧振子振动，单摆做小角度摆动 敲锣打鼓发出的声音越来越弱，是因振幅越来越小 扬声器纸盆振动发声，钟摆的摆动
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。
知识点三：共振现象及其应用
4.共振的应用与防止
（1）应用实例：共振筛、共鸣箱
共振筛
共鸣箱
1940年，美国的全长860米的塔柯姆大桥因大风引起的共振而塌毁。
（2）共振的防止
①在桥梁、码头等各种建筑的设计施工中，以及飞机、汽车、轮船的发动机等机器设备的设计、制造、安装中，都必须考虑防止共振产生的危害，以保证建筑和设备的安全。
②防止实例：
机器运转时为了防止共振要调节转速
在振动物体底座加防振垫
军队或火车过桥时要放慢速度或便步走。
1．下列叙述中不属于共振现象的有（ ）
A．大队人马迈着整齐步伐过桥可能会导致桥梁断裂
B．耳朵凑近空热水瓶口能听到嗡嗡的声音
C．海上风暴引起强烈的震动产生次声波（频率f＜20 Hz）
D．把弹簧振子拉到距离平衡位置最远时放手，则此时振幅最大
D
2．如果存在摩擦和空气阻力，那么任何物体的机械振动严格地讲都不是简谐运动，在振动过程中振幅、周期和机械能将（ ）
A．振幅减小，周期减小，机械能减少
B．振幅减小，周期不变，机械能减少
C．振幅不变，周期减小，机械能减少
D．振幅不变，周期不变，机械能减少
B
3. 如图所示，在一根张紧的绳子上挂几个摆，其中A、B的摆长相等。先让A摆振动起来，B、C、D三个摆随后也跟着振动起来，则稳定时（ ）
A.三个摆振动的振幅大小相等
B.三个摆的振幅大小不同，B摆的振幅最大
C.B摆的振动周期最大，D摆的振动周期最小
D.D摆的振动周期最大，C摆的振动周期最小
B
4. 一个单摆在地面上做受迫振动，其共振曲线（振幅A与驱动力频率f的关系）如图所示，则（ ）
A
A.此单摆的摆长约为1 m
B.若摆长增大，单摆的固有频率增大
C.此单摆的固有周期约为0.5 s
D.若摆长增大，共振曲线的峰值将向右移动
振动中的能量损失
受迫振动在驱动力作用下的振动
阻尼振动：振幅逐渐减小
振动系统能量衰减方式
受迫振动
共振现象及其应用
共振现象
共振的应用和防止
受迫振动 共振
驱动力：对振动系统施加的周期性的外力
共振曲线
第二章 机械振动
第6节 受迫振动 共振
观察和思考
你是否可以用物理知识解释溅起层层水花这一现象的原因呢？
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；
1. 知道什么是阻尼振动和受迫振动，会用能量观点分析阻尼振动的振幅变化和受迫振动的共振现象；
2. 了解产生共振的条件，认识共振是受迫振动的特殊情况；
3. 能够根据实际生活中的振动特点，应用振动的规律解释与解决相关问题。
振动中的能量会损失，机械能会减小
若振动过程中存在阻力，振幅会发生如何变化呢？
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。
知识点一：振动中的能量损失
机械能转化为内能
2.原因：
受力：受到阻力（外力）
能量：机械能转化为内能
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
（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。
生活中的实际的振动一定有空气阻力，故是阻尼振动
阻尼振动中，由于存在阻力，振幅不断减小，故振动系统的机械能将不断减少，那么，振动系统的周期和频率也会发生变化吗？
振动周期与振幅无关，故阻尼振动中周期和频率不变！
T
T
T
阻尼振动的能量有什么特点？
物体在做阻尼振动的过程中，总机械能逐渐减小，物体位移大小相等时，势能大小相等，但动能与上一次相比将减小。
5.能力衰减的方式通常有两种：
①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。
例如：单摆运动时受到空气的阻力。
②由于振动系统引起邻近介质中质点的振动，使能量向四周辐射出去，从而自身机械能减少。
例如：音叉发声时，一部分机械能随声波辐射到周围空间。导致音叉振幅减小。
阻尼振动最终要停下来，那么怎样才能产生持续的振动呢？
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。
知识点二：受迫振动
1.驱动力:作用于振动系统的周期性的外力。
2.受迫振动:系统在驱动力作用下的振动叫作受迫振动 。
例如：机械运转时底座发生的振动、扬声器纸盆的振动，都是受迫振动。
受迫振动的频率与什么有关呢？
受迫振动的应用实例
跳板在人走过时发生的振动
机器底座在机器运转时发生的振动
听到声音时耳膜的振动
电磁打点计时器的振针所做的振动
振针
研究受迫振动的频率
大量的实验都证实：物体做受迫振动达到稳定后，物体振动的频率等于驱动力的频率，与物体的固有频率无关。
物体做受迫振动的振幅是否也跟它的固有频率无关呢
结论：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。
振动 类型 比较 项目 简谐运动 阻尼振动 受迫振动
产生条件 不受阻力作用 受阻力作用 受阻力和驱动力作用
频率 固有频率 固有频率 驱动力频率
振幅 不变 减少 大小变化不确定
简谐运动、阻尼振动与受迫振动的区别
振动 类型 比较 项目 简谐运动 阻尼振动 受迫振动
振动图象 形状不确定
实例 弹簧振子振动，单摆做小角度摆动 敲锣打鼓发出的声音越来越弱，是因振幅越来越小 扬声器纸盆振动发声，钟摆的摆动
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。
知识点三：共振现象及其应用
4.共振的应用与防止
（1）应用实例：共振筛、共鸣箱
共振筛
共鸣箱
1940年，美国的全长860米的塔柯姆大桥因大风引起的共振而塌毁。
（2）共振的防止
①在桥梁、码头等各种建筑的设计施工中，以及飞机、汽车、轮船的发动机等机器设备的设计、制造、安装中，都必须考虑防止共振产生的危害，以保证建筑和设备的安全。
②防止实例：
机器运转时为了防止共振要调节转速
在振动物体底座加防振垫
军队或火车过桥时要放慢速度或便步走。
1．下列叙述中不属于共振现象的有（ ）
A．大队人马迈着整齐步伐过桥可能会导致桥梁断裂
B．耳朵凑近空热水瓶口能听到嗡嗡的声音
C．海上风暴引起强烈的震动产生次声波（频率f＜20 Hz）
D．把弹簧振子拉到距离平衡位置最远时放手，则此时振幅最大
D
2．如果存在摩擦和空气阻力，那么任何物体的机械振动严格地讲都不是简谐运动，在振动过程中振幅、周期和机械能将（ ）
A．振幅减小，周期减小，机械能减少
B．振幅减小，周期不变，机械能减少
C．振幅不变，周期减小，机械能减少
D．振幅不变，周期不变，机械能减少
B
3. 如图所示，在一根张紧的绳子上挂几个摆，其中A、B的摆长相等。先让A摆振动起来，B、C、D三个摆随后也跟着振动起来，则稳定时（ ）
A.三个摆振动的振幅大小相等
B.三个摆的振幅大小不同，B摆的振幅最大
C.B摆的振动周期最大，D摆的振动周期最小
D.D摆的振动周期最大，C摆的振动周期最小
B
4. 一个单摆在地面上做受迫振动，其共振曲线（振幅A与驱动力频率f的关系）如图所示，则（ ）
A
A.此单摆的摆长约为1 m
B.若摆长增大，单摆的固有频率增大
C.此单摆的固有周期约为0.5 s
D.若摆长增大，共振曲线的峰值将向右移动
振动中的能量损失
受迫振动在驱动力作用下的振动
阻尼振动：振幅逐渐减小
振动系统能量衰减方式
受迫振动
共振现象及其应用
共振现象
共振的应用和防止
受迫振动 共振
驱动力：对振动系统施加的周期性的外力
共振曲线