2017-2018学年粤教版选修3-4 1.6受迫振动、共振 课件

课件32张PPT。§1-6　受迫振动、共振引入新课：
通过前面的学习，我们认识了两种典型的简谐运动：弹簧振子和单摆。在实际生活中，我们经常发现有的往复运动很快停止，如我们做弹簧振子、单摆的实验时，小球来回摆动几次后就停下来.为什么钟摆却总是那么“永恒”地摆动着呢？
复习？
1.简谐运动（弹簧振子和单摆）的周期公式？
2.简谐运动中动能和势能发生相互转化，机械能的总量保持不变，即机械能守恒？
3.振动系统的能量（振动能）与振幅有关，振幅越大，振动能越大？
4.简谐运动是等幅振动？一、阻尼振动1.阻尼振动：振幅逐渐减小的振动
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。一、简谐运动的能量机械能守恒
--等幅振动二、阻尼振动机械能向内能转化--减幅振动用什么方法才能得到持续的振动呢？用周期性的外力作用于振动系统，通过外力对系统做正功，补偿系统机械能的损耗，使系统持续地振动下去。思考？二、受迫振动1.驱动力：作用在振动系统上的周期性外力
2.受迫振动：物体在外界驱动力作用下的振动
请你举出生活中受迫振动的例子
（1）跳板在人走过时发生的振动
（2）机器底座在机器运转时发生的振动
（3）听到声音时耳膜的振动
（4）电磁打点计时器的振针所做的振动
简谐运动的频率是由振动系统决定的,那么,受迫振动的频率是否也是由系统决定的呢?思考？实 验 研 究3.受迫振动的特点
受迫振动稳定后的频率等于驱动力的频率，与物体的固有频率无关。
受迫振动的振幅是否也只与外力的大小有关,而与振动系统的固有频率无关呢?
演示实验二、受迫振动思考？三、共 振1.共振：驱动力的频率等于物体的固有频率时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振。
2.特点：驱动力的频率接近或等于物体的固有频率时，受迫振动的振幅最大；驱动力的频率跟固有频率相差越大，受迫振动的振幅越小。
3.共振曲线
横轴：表示驱动力的频率
纵轴：表示受迫振动的振幅演示实验四、共振的防止和应用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。1.共振的利用
（1）共振筛四、共振的防止和应用（2）共鸣箱
一些乐器利用共振来提高音响效果（3）收音机利用电磁的共振进行选台声音的共振现象叫做共鸣4核磁共振(MRI)又叫核磁共振成像技术。是继CT后医学影像学的又一重大进步。自80年代应用以来，它以极快的速度得到发展。其基本原理：是将人体置于特殊的磁场中，用无线电射频脉冲激发人体内氢原子核，引起氢原子核共振，并吸收能量。在停止射频脉冲后，氢原子核按特定频率发出射电信号，并将吸收的能量释放出来，被体外的接受器收录，经电子计算机处理获得图像，这就叫做核磁共振成 (5).把一些不同长度的钢片装在同一个支架上，可用于制成测量发动机转速的转速计．使转速计与开动着的机器紧密接触，机器振动引起转速计的轻微振动，这时固有频率与机器运转频率相同的那片钢片发生共振，有较大的振幅．若已知钢片的固有频率，就可知道机器的转速．(7).机器运转时，零部件的运动（如活塞的运动、轮的转动）会产生周期性的驱动力，如果驱动力的频率接近机器本身或支持物的固有频率，就会发生共振，使机器或支持物受到损坏．这时要采取措施，如调节机器转速，使驱动力的频率与机器或支持物的固有频率不一致．同样，厂房建筑物的固有频率也不能处在机器所能引起的振动频率范围之内．(6).轮船航行时，如果所受波浪冲击力的频率接近轮船左右摇摆的固有频率，可能使轮船倾覆，这时可以改变轮船的航向和速度，使波浪冲击力的频率远离轮船摇摆的固有频率．人体内部器官的固有频率为4~12Hz，1986年，法国次声波实验室次声泄露，曾造成30多名农民在田间突然死亡。 眼球: 30~80 Hz手－臂: 20~1250 Hz人体: 1~80 Hz胸: 80Hz胃: 4~8 Hz手腕: 50~200 Hz膝: 2~20 Hz眩晕: 0.1~0.5 Hz 声音怎么会将酒杯震碎?声音的共振现象生活中的共振现象 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，究其原因，还是笛子发出的声音引起毛毛虫内脏发生剧烈共振而死亡。 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 2.共振的防止
（1）军队或火车过桥时要放慢速度或便步走
（2）机器运转时为了防止共振要调节转速
（3）在振动物体底座加防振垫
（4）装修剧场、房屋时使用吸声材料等小 结1.阻尼振动：振幅越来越小的振动
2.受迫振动：物体在外界驱动力作用下的振动
3.物体做受迫振动时，振动稳定后的频率等于驱动力的频率，跟物体的固有频率无关。
4.共振：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，这种现象叫做共振。
5.利用共振时，应使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率；防止共振时，应使驱动力的频率与振动物体的固有频率不同，而且相差越大越好。课堂训练1. 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NM上焊有固有频率依次为80Hz、60Hz、40Hz、20Hz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钢片振幅最大，则电动机转速为_______r/min，a、b、c、d此时振动频率为_________。
360060Hz2.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A3、汽车的车身是装在弹簧上的，如果这个系统的固有周期是1.5s，汽车在一条起伏不平的路上行驶，路上各凸起处大约都相隔8m，汽车以多大速度行驶时，车身上下颠簸得最剧烈？1.洗衣机在把衣服脱水完毕拨掉电源后，电动机还要转动一会儿才能停下来．在拨掉电源后，发现洗衣机先振动得比较小，然后有一阵子振动得很剧烈，再慢慢振动又减小直至停下来．巩固练习:A.剧烈振动时,洗衣机脱水缸的运转频率比洗衣机的固有频率大还是小?B.正常脱水时，洗衣机脱水缸的运转频率比洗衣机的固有频率小还是大?正常运转剧烈振动逐渐停止相等F转>f固2.如图所示，一块涂有碳黑的玻璃板，质量为2kg，在拉力F的作用下，由静止开始竖直向上作匀变速运动，一个装有水平振针振动频率为5Hz的固定电动音叉在玻璃板上画出了图示曲线，量得 OA=1cm，OB=4cm，OC=9 cm.求外力F的大小（g取10m/s2）3.把一个筛子用四根弹簧支起来，筛子上装一个电动偏心轮，它每转一周给筛子一个驱动力，这就做成了一个共振筛，筛子在做自由振动时，完成10次全振动用时15s，在某电压下电动偏心轮转速是36r/min。（转/分），已知如果增大电压可以使偏心轮转速提高，增大筛子的质量，可以增大筛子的固有周期。那么，要使筛子的振幅增大，下列哪些做法是正确的 （ ）
①提高输入电压 ②降低输入电压
③增加筛子质量 ④减小筛子质量
A．①③ B.①④ C．②③ D．②④ A 4.在火车车厢里用悬线吊着一个小球，由于铁轨接合处的震动使球摆动，如果铁轨长12.5m，线长40cm，那么当火车速度达多少时，球摆动的振幅最大？　 5.右图为一单摆的共振曲线，则该单摆的摆长约为多少？共振时单摆的振幅多大？（g取10m/s2）再见！