2.5 生活中的振动(共22张PPT)课件 2024-2025学年高二物理鲁科版（2019）选择性必修第一册

(共22张PPT)
第二章 机械振动
第5节 生活中的振动
摆动的秋千也会停止运动。
鱼洗神奇的振动现象
实际生活中的各类振动，往往存在振动阻力或其他外力的影响。这种情况下，物体的振动有什么特点呢？
1.了解受迫振动、阻尼振动、固有频率的概念
2.知道受迫振动的频率由驱动力的频率决定
3.了解共振的概念，知道发生共振的条件
4.了解共振的防止和应用
1.阻尼振动：
特点：振动物体克服阻力做功，系统机械能不断减小，导致振幅不断减小，直至停止运动。
如图所示，摇曳的树叶会停下来，摆动的秋千也会停止运动，它们为什么不能持续振动？这些振动有什么特点？
一、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。
4.实际的自由振动一定是阻尼振动。
思考1：阻尼振动中，在振幅逐渐减小的过程中，振子的频率如何变化？
不变，振子的频率与振幅无关。
思考2：在什么情况下可以把实际的振动看作简谐运动？
当阻力很小时，在不太长的时间内看不出振幅有明显的减小，则可以把它当作简谐运动来处理。
思考3：阻尼振动最终要停下来，用什么方法才能得到持续的振动呢？
——补充能量
通过给摆钟上弦，
给摆持续的周期性外力,
补偿系统机械能的损耗;
答：使周期性的外力作用于振动系统，外力对系统做功，补偿系统的能量损耗，使系统的振动维持下去。
1.受迫振动的周期或频率
①安装好实验装置（如图），用力拉弹簧振子到合适位置，释放振子，测量振子的周期T1，一段时间后振子停止运动；说明振子运动时存在阻力。（阻尼振动）
②匀速转动摇把，摇把对弹簧 振子施加周期性的驱动力，使振子做受迫振动，记录摇把的周期T2，振子振动的周期T3。
二、受迫振动与共振
物体做受迫振动时，振动稳定后的周期(或频率)总等于 的周期(或频率)，与物体的固有周期(或固有频率)无关。
③改变摇把的转速，重复步骤②。将弹簧振子做受迫振动的周期与弹簧振子的固有周期、摇把转动的周期进行比较，找出弹簧振子做受迫振动的周期变化规律。
驱动力
在上述实验中， 当摇把转动的周期越接近弹簧振子的固有周期时，弹簧振子的振幅有什么变化
弹簧振子做受迫振动的振幅越大。
物体做受迫振动时， 驱动力的周期会对振幅产生怎样的影响？
5.共振：驱动力的频率等于系统的固有频率时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫作共振。
（1）共振的图像
横轴：表示驱动力的频率；
纵轴：表示受迫振动的振幅；
（2）特点：
驱动力的频率与物体的固有频率越接近，受迫振动的振幅越大；
驱动力的频率与物体的固有频率相差越大，受迫振动的振幅越小。
f＝f固时发生共振；
f>f固或ff与f固相差越小，振幅越大。
横轴：表示驱动力的频率
纵轴：表示受迫振动的振幅
(4)共振曲线的特点：
f固
总结： 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。
洗衣机在衣服脱水完毕关闭电源后，脱水桶还要转动一会才能停下来。在关闭电源后，发现洗衣机先振动得比较弱，有一阵子振动得很剧烈，然后振动慢慢减弱直至停下来。
思考1：开始时，洗衣机为什么振动比较弱？
开始时，脱水桶转动的频率远高于洗衣机的固有频率，振幅较小，振动比较弱。
思考2：期间剧烈振动的原因是什么？
当洗衣机脱水桶转动的频率等于洗衣机的固有频率时发生共振，振动剧烈。
1.防止：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。
2.应用：使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率。
三、共振的应用与防范
（1）路面共振破碎机是一种路面破碎机械， 用于旧水泥路面的破碎 。
是通过调节振动锤头的振动频率， 使其等于或接近水泥路面的固有频率，从而使锤头下的水泥路面因局部范围产生共振而被击碎。这种路面共振破碎机具有破碎效率高、 破碎深度大等特点。
原理：
3.应用实例
（2）共鸣
把某一频率的音叉插在一端开口的共鸣箱上，当敲击音叉使它振动时， 箱内的空气柱能产生共振，发岀较响的声音， 这种现象称为共鸣。共鸣是一种声共振现象。
共鸣箱
增大音量
4.共振的防止事例
1940 年11月7日美国 Tocama 悬索桥因风共振而坍塌
在振动物体底座加防振垫
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。
4.共振的防止事例
军队或火车过桥时要便步走或放慢速度
1.如图所示演示装置，一根张紧的水平绳上挂着四个单摆，让b摆摆动，其余各摆也摆动起来，可以发现（ ）
A.各摆摆动的周期均与b摆相同
B.a摆摆动周期最短
C.c摆摆动周期最长
D.c摆振幅最大
A
a
b
c
d
2.如图所示，是某单摆做阻尼振动的振动图线，下列说法正确的是（　　）
A．振动过程中周期变小
B．摆球P时刻的机械能大于N时刻的机械能
C．摆球P时刻的动能等于N时刻的动能
D．小球在P时刻和N时刻，受到绳子拉力的大小相等
B
3.如图所示，曲轴上挂一个弹簧振子，转动摇把，曲轴可带动弹簧振子上下振动。开始时不转动摇把，让振子自由振动，测得其频率为2Hz。现匀速转动摇把，转速为240r/min。则（　　）
A．当振子稳定振动时，它的振动周期是0.5s
B．当振子稳定振动时，它的振动频率是4Hz
C．当转速增大时，弹簧振子的振幅增大
D．当转速减小时，弹簧振子的振幅不变
B
1.阻尼振动：振幅越来越小的振动
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，这种现象叫作共振。
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。