《受迫振动 共振》课件--人教版物理选择性必修一
文档属性
| 名称 | 《受迫振动 共振》课件--人教版物理选择性必修一 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 619.1KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-04-03 15:46:45 | ||
图片预览
文档简介
(共22张PPT)
受迫振动 共振
目 录
1. 固有频率
2. 阻尼振动
3. 受迫振动
4. 共振
1.知道阻尼振动和受迫振动的概念和特点。
2.会用能量的观点分析阻尼振动的振幅减小和受迫振动的共振现象。
3.通过实验认识固有频率、驱动力频率与振动频率的区别和联系。
4.了解产生共振的条件，认识共振是受迫振动的一种特殊情况。
5.能够应用振动的规律解释实际生活中的关于振动的相关问题。
学习目标
“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
新课导入
问题？
一、固有频率
通过对弹簧振子和单摆的研究，我们知道弹簧振子和单摆在没有外力的作用下做简谐运动，周期和频率与振幅无关，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。
二、阻尼振动
生活中，摆动的秋千会停下了，由于存在阻力的作用，在振动过程中阻力一直做负功，导致振动幅度必然逐渐减小。
阻尼振动：振幅随时间逐渐减小的振动
振动系统能量衰减的两种方式：
（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。例如单摆运动时受空气阻力。
（2）由于振动系统引起邻近介质中各质点的振动，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。
课堂练习
1．如图所示为一个水平的弹簧振子做阻尼振动的图像，曲线上A、B 两点的连线与横轴平行，下列说法正确的是（ ）
A．振子在 时刻的动能等于 时刻的动能
B．振子在 时刻的速度大于 时刻的速度
C．振子在 时刻的弹性势能小于 时刻的弹性势能
D．振子在 时刻的机械能等于 时刻的机械能
三、受迫振动
阻尼振动最终都要停下来，那么怎么才能产生持续的振动呢？
最简单的方法是周期性的外力作用在振动系统中，即外力对系统做功，补偿系统能量的消耗，使系统的振动持续下去。
1、驱动力：作用在振动系统上的周期性外力
2、受迫振动：系统在驱动力作用下的振动
扬声器纸盆的振动
做一做
研究受迫振动频率
受迫振动的频率与什么因素有关？
3、受迫振动的特点：
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。
三种振动的比较
振动类型 简谐运动 阻尼振动 受迫振动
特点 振幅不变 振幅减小 受周期性外力
频率 固有频率 固有频率 由驱动力的频率决定
图像 不确定
应用 弹簧振子和单摆 音叉发声 扬声器纸盆的振动
四、共 振
在周期性驱动力作用下的受迫振动，振动幅度是否也跟它的固有频率无关呢？
做一做
演示共振现象
1、受迫振动的振幅特点
驱动力的频率与系统的固有频率相差越少，受迫振动的振幅越大；
驱动力的频率与系统的固有频率相差越多，受迫振动的振幅越小；
驱动力的频率与系统的固有频率相等时，受迫振动的振幅最大。
2、共振
当驱动力的频率等于系统的固有频率时，受迫振动的振幅达到最大值，这种现象称为共振。
共振应用
把一些不同长度的钢片安装在同一个支架上，可以制成转速计。有的时候，也要避免共振。例如，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，以确保建筑和设备的安全。
共振是十分普遍的现象，在工程技术的许多领域都可以观察到共振现象，并且应用共振现象。
课堂练习
2．关于受迫振动和共振，下列说法正确的是（ ）
A．火车过桥时限制速度是为了防止火车发生共振
B．只有发生共振时，受迫振动的频率才等于驱动力的频率
C．受迫振动稳定后的振动频率，与振动系统本身有关
D．一个受迫振动系统在非共振状态时，同一振幅对应的驱动力频率一定有两个
课堂练习
3．如图所示，一个竖直圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个T形支架在竖直方向振动，T形支架下面系着一个轻质弹簧和实心铁质小球组成的振动系统，小球浸没在水中。当圆盘静止时，让小球在水中振动，其阻尼振动的频率为3Hz 。现使圆盘以不同的周期匀速转动，圆盘转动带动小球振动，发现稳定后小球的振幅不同。下列选项中，使小球振幅最大的周期是（ ）
A．0.15s B．0.25s C．0.35s D．0.45s
课堂练习
4．如图甲所示，在一条张紧的绳子上挂几个摆，a、c摆的摆长相同且小于b摆的摆长。当a摆振动的时候，通过张紧的绳子给其他各摆施加驱动力，使其余各摆也振动起来。图乙是c摆稳定以后的振动图像，图丙是c摆的共振曲线，不计空气阻力，则（ ）
A．b、c摆振动达到稳定时，b摆振幅较大
B．若减小a摆的振动周期，则c摆共振曲线的峰将向右移动
C．a、c摆的固有周期相等
D．由图乙可知，此时b摆的周期大于t0
课堂小结
外力作用下的振动
共振：当驱动力的频率等于固有频率时，受迫振动的幅度最大
阻尼振动:振幅随时间逐渐减小的振动
受迫振动：系统受到周期性外力作用下的振动
课后作业
完成课后习题
受迫振动 共振
目 录
1. 固有频率
2. 阻尼振动
3. 受迫振动
4. 共振
1.知道阻尼振动和受迫振动的概念和特点。
2.会用能量的观点分析阻尼振动的振幅减小和受迫振动的共振现象。
3.通过实验认识固有频率、驱动力频率与振动频率的区别和联系。
4.了解产生共振的条件，认识共振是受迫振动的一种特殊情况。
5.能够应用振动的规律解释实际生活中的关于振动的相关问题。
学习目标
“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
新课导入
问题？
一、固有频率
通过对弹簧振子和单摆的研究，我们知道弹簧振子和单摆在没有外力的作用下做简谐运动，周期和频率与振幅无关，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。
二、阻尼振动
生活中，摆动的秋千会停下了，由于存在阻力的作用，在振动过程中阻力一直做负功，导致振动幅度必然逐渐减小。
阻尼振动：振幅随时间逐渐减小的振动
振动系统能量衰减的两种方式：
（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。例如单摆运动时受空气阻力。
（2）由于振动系统引起邻近介质中各质点的振动，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。
课堂练习
1．如图所示为一个水平的弹簧振子做阻尼振动的图像，曲线上A、B 两点的连线与横轴平行，下列说法正确的是（ ）
A．振子在 时刻的动能等于 时刻的动能
B．振子在 时刻的速度大于 时刻的速度
C．振子在 时刻的弹性势能小于 时刻的弹性势能
D．振子在 时刻的机械能等于 时刻的机械能
三、受迫振动
阻尼振动最终都要停下来，那么怎么才能产生持续的振动呢？
最简单的方法是周期性的外力作用在振动系统中，即外力对系统做功，补偿系统能量的消耗，使系统的振动持续下去。
1、驱动力：作用在振动系统上的周期性外力
2、受迫振动：系统在驱动力作用下的振动
扬声器纸盆的振动
做一做
研究受迫振动频率
受迫振动的频率与什么因素有关？
3、受迫振动的特点：
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。
三种振动的比较
振动类型 简谐运动 阻尼振动 受迫振动
特点 振幅不变 振幅减小 受周期性外力
频率 固有频率 固有频率 由驱动力的频率决定
图像 不确定
应用 弹簧振子和单摆 音叉发声 扬声器纸盆的振动
四、共 振
在周期性驱动力作用下的受迫振动，振动幅度是否也跟它的固有频率无关呢？
做一做
演示共振现象
1、受迫振动的振幅特点
驱动力的频率与系统的固有频率相差越少，受迫振动的振幅越大；
驱动力的频率与系统的固有频率相差越多，受迫振动的振幅越小；
驱动力的频率与系统的固有频率相等时，受迫振动的振幅最大。
2、共振
当驱动力的频率等于系统的固有频率时，受迫振动的振幅达到最大值，这种现象称为共振。
共振应用
把一些不同长度的钢片安装在同一个支架上，可以制成转速计。有的时候，也要避免共振。例如，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，以确保建筑和设备的安全。
共振是十分普遍的现象，在工程技术的许多领域都可以观察到共振现象，并且应用共振现象。
课堂练习
2．关于受迫振动和共振，下列说法正确的是（ ）
A．火车过桥时限制速度是为了防止火车发生共振
B．只有发生共振时，受迫振动的频率才等于驱动力的频率
C．受迫振动稳定后的振动频率，与振动系统本身有关
D．一个受迫振动系统在非共振状态时，同一振幅对应的驱动力频率一定有两个
课堂练习
3．如图所示，一个竖直圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个T形支架在竖直方向振动，T形支架下面系着一个轻质弹簧和实心铁质小球组成的振动系统，小球浸没在水中。当圆盘静止时，让小球在水中振动，其阻尼振动的频率为3Hz 。现使圆盘以不同的周期匀速转动，圆盘转动带动小球振动，发现稳定后小球的振幅不同。下列选项中，使小球振幅最大的周期是（ ）
A．0.15s B．0.25s C．0.35s D．0.45s
课堂练习
4．如图甲所示，在一条张紧的绳子上挂几个摆，a、c摆的摆长相同且小于b摆的摆长。当a摆振动的时候，通过张紧的绳子给其他各摆施加驱动力，使其余各摆也振动起来。图乙是c摆稳定以后的振动图像，图丙是c摆的共振曲线，不计空气阻力，则（ ）
A．b、c摆振动达到稳定时，b摆振幅较大
B．若减小a摆的振动周期，则c摆共振曲线的峰将向右移动
C．a、c摆的固有周期相等
D．由图乙可知，此时b摆的周期大于t0
课堂小结
外力作用下的振动
共振：当驱动力的频率等于固有频率时，受迫振动的幅度最大
阻尼振动:振幅随时间逐渐减小的振动
受迫振动：系统受到周期性外力作用下的振动
课后作业
完成课后习题