人教版2019高中物理选择性必修一2.6受迫振动 共振 课件(共24张PPT)
文档属性
| 名称 | 人教版2019高中物理选择性必修一2.6受迫振动 共振 课件(共24张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 45.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-09-24 08:03:18 | ||
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文档简介
(共24张PPT)
第6节 受迫振动 共振
1.知道阻尼振动和阻尼振动能量的转化情况.
学习目标
2.知道什么是受迫振动及产生条件，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.
2.6 受迫振动 共振
“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？
固有周期(频率)：
自由振动：
物体的振动周期与频率由振动物体本身性质决定的，与 无关。
简谐运动：
弹簧振子：
单摆：
振动系统在自身结构影响下的振动
由自身结构所决定的周期T0(f0)
振幅
思考：现实生活中是否存在简谐运动？
若振动过程中存在阻力，它的振幅又发生如何变化呢？
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.
生活中的实际的振动一定是阻尼振动
一、振动中的能量损失
1.阻尼振动：
2.阻尼振动的图像
3.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。
一、振动中的能量损失
思考：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，阻尼振动中 ！
T
T
T
一、振动中的能量损失
周期和频率不变
用 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？
一、振动中的能量损失
周期性的
1.驱动力： 作用于振动系统的外力叫做驱动力。
2.受迫振动：
3.受迫振动的特点：
二、受迫振动
周期性
系统在驱动力作用下的振动，叫做受迫振动。
受迫振动的频率 驱动力的频率，
=
与系统的固有频率无关。
f固
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。
三、共振现象及应用
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。
观察与思考：哪个摆球的振幅最大？
三、共振现象及应用
三、共振现象及应用
利用共振：
防止共振：
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。
三、共振现象及应用
应使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率；
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。
现象一：登山队员在登山过程中不能大声说话，为什么？
现象二：各国都规定大队人马过桥，要便步通过，为什么？
学以致用
三、共振现象及应用
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。
军队过桥便步走,火车过桥慢行
历史事件
三、共振现象及应用
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。
生活物理
三、共振现象及应用
大千世界： 美国有一农场农妇，习惯于用吹笛的方式招呼丈夫回家吃饭，可当她有一次吹笛时，居然发现树上的毛毛虫纷纷坠地而死，惊讶之余，她到自己的果园吹了几个小时，一下子将果树上的毛毛虫收拾的一干二净.这是怎么回事呢？大家能解释吗？
原因： 笛子发出的声音引起毛毛虫内脏发生剧烈共振而死亡.
三、共振现象及应用
阻尼振动
受迫振动
共振
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.
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。
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。
【典例1】（2024·全国·高二专题练习）(多选）下列说法中正确的是（ ）
A．实际的自由振动必然是阻尼振动
B．阻尼振动的振幅越来越小
C．在外力作用下的振动是受迫振动
D．受迫振动稳定后的频率与自身物理条件无关
【正确答案】ABD
【典例2】（2024·全国·高二专题练习）下列说法正确的是（ ）
A．洗衣机工作时机壳的振动频率等于其固有频率
B．为了防止桥梁发生共振而坍塌， 部队要齐步通过桥梁
C．鼓手随音乐敲击鼓面时， 鼓面的振动是自由振动
D．较弱声音可震碎玻璃杯， 是因为玻璃杯发生了共振
【正确答案】D
【典例3】（2024·浙江·高三阶段练习）（多选）如图所示，某儿童玩具由卡通人物、具有一定质量的弹簧和小球三部分组成，这三部分自上而下紧密连接在一起，手握卡通人物并保持静止，将小球下拉一定距离后由静止释放（弹簧在弹性限度内），可以观察到小球在上下振动过程中其振幅快速减小，依据上述现象，下列说法正确的是（ ）
A．小球在运动过程中动能一直在减小
B．小球和弹簧组成的系统机械能保持不变
C．小球向上运动时，小球的机械能可能减小
D．小球每次经过同一位置时，弹簧的机械能都相等
【正确答案】CD
【典例4】（2024·重庆八中高二阶段练习）如图所示是用来测量各种发动机转速的转速计原理图。在同一铁支架MN上焊有固有频率依次为100Hz、90Hz、80Hz、70Hz的四个钢片a、b、c、d，将M端与正在转动的电动机接触，发现b钢片振幅很大，其余钢片振幅很小。则（ ）
A．钢片a的振动频率约为100Hz
B．钢片b的振动频率约为90Hz
C．钢片c的振动频率约为80Hz
D．电动机的转速约为90r/min
【正确答案】B
【典例5】（2024·全国·高二专题练习）如图甲所示，竖直悬挂的弹簧振子下端装有记录笔，在竖直面内放置记录纸。当振子上下自由振动时，振动频率为10 Hz。现匀速转动把手，给弹簧振子一周期性的驱动力，并以水平向左的速度v=2 m/s匀速拉动记录纸，记录笔在纸上留下记录的痕迹，建立坐标系，测得的数据如图乙所示，则弹簧振子振动的振幅为________，频率为________，若将匀速转动把手的周期改为0.1s，弹簧振子的振幅将________（填“变大”“变小”或“不变”）。
【答案】5cm 2Hz 增大
THANKS
“
”
第6节 受迫振动 共振
1.知道阻尼振动和阻尼振动能量的转化情况.
学习目标
2.知道什么是受迫振动及产生条件，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.
2.6 受迫振动 共振
“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？
固有周期(频率)：
自由振动：
物体的振动周期与频率由振动物体本身性质决定的，与 无关。
简谐运动：
弹簧振子：
单摆：
振动系统在自身结构影响下的振动
由自身结构所决定的周期T0(f0)
振幅
思考：现实生活中是否存在简谐运动？
若振动过程中存在阻力，它的振幅又发生如何变化呢？
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.
生活中的实际的振动一定是阻尼振动
一、振动中的能量损失
1.阻尼振动：
2.阻尼振动的图像
3.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。
一、振动中的能量损失
思考：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，阻尼振动中 ！
T
T
T
一、振动中的能量损失
周期和频率不变
用 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？
一、振动中的能量损失
周期性的
1.驱动力： 作用于振动系统的外力叫做驱动力。
2.受迫振动：
3.受迫振动的特点：
二、受迫振动
周期性
系统在驱动力作用下的振动，叫做受迫振动。
受迫振动的频率 驱动力的频率，
=
与系统的固有频率无关。
f固
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。
三、共振现象及应用
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。
观察与思考：哪个摆球的振幅最大？
三、共振现象及应用
三、共振现象及应用
利用共振：
防止共振：
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。
三、共振现象及应用
应使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率；
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。
现象一：登山队员在登山过程中不能大声说话，为什么？
现象二：各国都规定大队人马过桥，要便步通过，为什么？
学以致用
三、共振现象及应用
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。
军队过桥便步走,火车过桥慢行
历史事件
三、共振现象及应用
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。
生活物理
三、共振现象及应用
大千世界： 美国有一农场农妇，习惯于用吹笛的方式招呼丈夫回家吃饭，可当她有一次吹笛时，居然发现树上的毛毛虫纷纷坠地而死，惊讶之余，她到自己的果园吹了几个小时，一下子将果树上的毛毛虫收拾的一干二净.这是怎么回事呢？大家能解释吗？
原因： 笛子发出的声音引起毛毛虫内脏发生剧烈共振而死亡.
三、共振现象及应用
阻尼振动
受迫振动
共振
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.
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。
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。
【典例1】（2024·全国·高二专题练习）(多选）下列说法中正确的是（ ）
A．实际的自由振动必然是阻尼振动
B．阻尼振动的振幅越来越小
C．在外力作用下的振动是受迫振动
D．受迫振动稳定后的频率与自身物理条件无关
【正确答案】ABD
【典例2】（2024·全国·高二专题练习）下列说法正确的是（ ）
A．洗衣机工作时机壳的振动频率等于其固有频率
B．为了防止桥梁发生共振而坍塌， 部队要齐步通过桥梁
C．鼓手随音乐敲击鼓面时， 鼓面的振动是自由振动
D．较弱声音可震碎玻璃杯， 是因为玻璃杯发生了共振
【正确答案】D
【典例3】（2024·浙江·高三阶段练习）（多选）如图所示，某儿童玩具由卡通人物、具有一定质量的弹簧和小球三部分组成，这三部分自上而下紧密连接在一起，手握卡通人物并保持静止，将小球下拉一定距离后由静止释放（弹簧在弹性限度内），可以观察到小球在上下振动过程中其振幅快速减小，依据上述现象，下列说法正确的是（ ）
A．小球在运动过程中动能一直在减小
B．小球和弹簧组成的系统机械能保持不变
C．小球向上运动时，小球的机械能可能减小
D．小球每次经过同一位置时，弹簧的机械能都相等
【正确答案】CD
【典例4】（2024·重庆八中高二阶段练习）如图所示是用来测量各种发动机转速的转速计原理图。在同一铁支架MN上焊有固有频率依次为100Hz、90Hz、80Hz、70Hz的四个钢片a、b、c、d，将M端与正在转动的电动机接触，发现b钢片振幅很大，其余钢片振幅很小。则（ ）
A．钢片a的振动频率约为100Hz
B．钢片b的振动频率约为90Hz
C．钢片c的振动频率约为80Hz
D．电动机的转速约为90r/min
【正确答案】B
【典例5】（2024·全国·高二专题练习）如图甲所示，竖直悬挂的弹簧振子下端装有记录笔，在竖直面内放置记录纸。当振子上下自由振动时，振动频率为10 Hz。现匀速转动把手，给弹簧振子一周期性的驱动力，并以水平向左的速度v=2 m/s匀速拉动记录纸，记录笔在纸上留下记录的痕迹，建立坐标系，测得的数据如图乙所示，则弹簧振子振动的振幅为________，频率为________，若将匀速转动把手的周期改为0.1s，弹簧振子的振幅将________（填“变大”“变小”或“不变”）。
【答案】5cm 2Hz 增大
THANKS
“
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