(共16张PPT)
受迫振动
共振
新知导入
“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?
新知讲解
一、固有周期和固有频率
固有周期：固有振动的周期T0
固有振动：
振动系统不受外力作用的振动
物体的振动周期与频率由振动物体本身性质决定的，与振幅无关。
如：弹簧振子:
固有频率：固有振动的频率f0
单摆：
新知讲解
二、阻尼振动
1、演示
2、阻尼振动：振幅逐渐减小的振动
3、阻尼振动的图像：
4、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。
5、实际的自由振动一定是阻尼振动
新知讲解
三、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：
系统在驱动力作用下的振动
3、受迫振动的特点：
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。
用什么方法才能得到持续的振动呢？
新知讲解
四、共
振
1、共振曲线
2、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，这种现象叫做共振。
驱动力的频率与系统的固有频率相差越少，振幅越大，相差越多，振幅越小。
当驱动力的频率与系统的固有频率接近时会出现什么现象？
新知讲解
五、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。
共振现象在生活中有哪些应用？
课堂练习
1、(多选)下列关于共振和防止共振的说法,正确的是
( )
A.共振现象总是有害的,所以要避免共振现象发生
B.队伍过桥要慢行是为了不产生周期性的驱动力,从而避免产生共振
C.火车过桥慢行是为了使驱动力的频率远小于桥的固有频率,从而避免产生共振
D.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;防止共振危害时,应使驱动力的频率远离振动物体的固有频率
CD
新知讲解
振动类型比较项目
简谐运动
阻尼振动
受迫振动
概 述
产生条件
频 率
振 幅
振动图像
振动能量
实 例
振动图像(x-t图像)是一条正弦曲线
振幅逐渐减小的振动
振动系统在驱动力作用下的振动
不受阻力作用
受阻力作用
受阻力和驱动力作用
固有频率
固有频率
驱动力频率
不变
减小
大小不确定
形状不确定
振动物体的机械能不变
机械能逐渐减小
驱动力对振动系统做功,补偿系统的能量损耗
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
扬声器纸盆振动发声、钟摆的摆动
课堂练习
2、(多选)单摆做阻尼振动的振动图像如图所示,下列说法正确的是
( )
A.摆球在A时刻的动能等于B时刻的动能
B.摆球在A时刻的势能等于B时刻的势能
C.摆球在A时刻的机械能等于B时刻的机械能
D.摆球在A时刻的机械能大于B时刻的机械能
解析:在单摆振动过程中,因不断克服空气阻力做功使机械能逐渐转化为内能,故选项C错误,选项D正确;虽然单摆总的机械能在逐渐减小,但在振动过程中动能和重力势能仍在不断地相互转化,由于A、B两时刻,单摆的位移相等,所以重力势能相等,但动能不相等,故选项A错误,选项B正确。
BD
拓展提高
1、(多选)单摆在空气中做阻尼振动,下列说法正确的是
( )
A.振动的机械能逐渐转化为其他形式的能量
B.后一时刻摆球的动能一定比前一时刻小
C.后一时刻摆球的势能一定比前一时刻小
D.后一时刻摆球的机械能一定比前一时刻小
解析:由于单摆在空气中做阻尼振动,克服空气、摩擦阻力做功,使机械能不断减少而转化为内能。后一时刻的动能和势能不一定比前一时刻小,但后一时刻摆球的机械能一定比前一时刻小。
AD
拓展提高
2、(多选)下列说法正确的是(
)
A.实际的自由振动一定是阻尼振动
B.在外力作用下的振动是受迫振动
C.阻尼振动的振幅越来越小
D.受迫振动稳定后的频率与振动系统自身物理条件无关
解析:实际的自由振动,必须不断克服外界阻力做功而消耗能量,振幅会逐渐减小,所以必然是阻尼振动,故选项A、C正确;只有在周期性外力(驱动力)作用下的物体所做的振动才是受迫振动,故选项B错误;受迫振动稳定后的频率由驱动力的频率决定,与自身物理条件无关,故选项D正确。
ACD
拓展提高
3、在一根张紧的水平绳上悬挂五个摆,其中A、E的摆长为l,B的摆长为0.5l,C的摆长为1.5l,D的摆长为2l。先使A振动起来,其他各摆随后也振动起来,则在B、C、D、E四个摆中,振幅最大的是( )
A.B
B.C
C.D
D.E
解析:A振动起来以后,B、C、D、E四个摆均做受迫振动,其中E的摆长与A的摆长相等,即固有周期相等,故E摆满足共振的条件,其振幅最大。
D
拓展提高
4、(多选)一洗衣机脱水桶在正常工作时非常平稳,当切断电源后,发现洗衣机先是振动越来越剧烈,然后振动再逐渐减弱。对这一现象,下列说法正确的是( )
A.正常工作时,洗衣机脱水桶的运转频率比洗衣机的固有频率大
B.正常工作时,洗衣机脱水桶的运转频率比洗衣机的固有频率小
C.正常工作时,洗衣机脱水桶的运转频率等于洗衣机的固有频率
D.当洗衣机振动最剧烈时,脱水桶的运转频率恰好等于洗衣机的固有频率
解析:切断电源后脱水桶的转速越来越小,即脱水桶的运转频率越来越小。当洗衣机脱水桶正常工作时,非常稳定,则正常工作时的频率大于洗衣机的固有频率,故选项A正确;当振动最剧烈时,洗衣机发生了共振,即选项D正确。
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课堂总结
外力作用下的振动
阻尼振动
共振
共振产生的条件
共振现象的应用和防止
受迫振动
振幅随时间逐渐减小的振动
系统受到周期性外力作用下的振动
板书设计
外力作用下的振动
阻尼振动
共振
共振产生的条件
共振现象的应用和防止
受迫振动
振幅随时间逐渐减小的振动
系统受到周期性外力作用下的振动
