11.5 外力作用下的振动（课件）-2019-2020学年下学期高二物理同步精品课堂（人教版选修3-4）

中物理 第11章 机械振动 人教版 物理（高中） 第五节 外力作用下的振动 学易同步精品课堂 （高二 下） 2.振动的能量与振幅有关，振幅越大，振动的能量越大 1.简谐运动中动能和势能在发生相互转化，但机械能的总量保持不变，即机械能守恒。 【复习引入】 3.简谐运动的两种模型： （1）.弹簧振子: 弹簧振子简谐运动的周期和频率只由振动系统本身的因素决定，与振幅无关. （2）.单摆： 单摆做简谐运动的周期跟摆长的平方根成正比，跟重力加速度的平方根成反比，跟振幅、摆球的质量无关。 【归纳总结】两种模型的共同点： 1、只受振动系统的内力作用 2、机械能守恒 3、振动频率只与系统本身因素有关。 如果振动系统不受外力作用,此时的振动叫做自由振动,也叫固有振动,其振动频率称为固有频率. 在自由振动的简谐运动中动能和势能在发生相互转化，但机械能的总量保持不变，即机械能守恒。 （1）定义：振动系统不受外力的作用，此时的振动叫做固有振动，其振动频率称为固有频率。 （2）条件：在振动方向只受回复力作用 （3）能量：机械能守恒 （4）图像：振幅不变 4、固有周期和固有频率 【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？ 实际振动情况： 当系统受到阻力的作用时，我们说振动受到了阻尼。 （1）条件：受到阻力 （2）能量：机械能转化为内能 （3）图象：振幅逐渐减小 一、阻尼振动 定义：振幅逐渐减小的振动，叫阻尼振动。 思考1：为什么做阻尼振动的物体，振幅要越来越小呢？ 思考2：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。若外力恰好补充系统损失的机械能，则物体振动的振幅不变，称为等幅振动。 1、驱动力：作用在振动物体上的周期性的外力。 2、受迫振动：物体在外界驱动力作用下的振动。 二、受迫振动 3、受迫振动实例： ①跳板在人走过时发生的振动 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 ②机器底座在机器运转时发生的振动 受迫振动的快慢（频率周期）跟什么有关呢? 实验研究 结论1： 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。 思考：物体做受迫振动的振幅是否与物体的固有频率也无关呢? 结论2： 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。 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。 图象的意义： 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 共振现象举例： 声音击碎玻璃杯： 当声音的频率与酒杯的固有频率相等时，酒杯由于共振而爆裂。 共振的应用和防止 ①测量发动机转速的转速计 ②共振筛 共振的应用： 使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率 1940年，美国全长860米的塔柯姆大桥因大风而塌毁 桥梁的共振现象 共振的防止： 军队过桥便步走，火车过桥慢行 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。 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 机器运转时为了防止共振要调节转速或者在振动物体底座加防振垫. 洗衣机把衣服脱水完毕切断电源后，电动机由于惯性还要转一会儿才能停下来，在这个过程中，洗衣机的振动剧烈程度有变化，其中有一阵子最剧烈，试分析这一现象。 【典例1】在飞机的发展史中有一个阶段，飞机上天后不久，飞机的机翼(翅膀)很快就抖动起来，而且越抖越厉害．后来人们经过了艰苦的探索，利用在飞机机翼前缘处装置一个配重杆的方法，解决了这一问题．在飞机机翼前装置配重杆的目的主要是( ) A．加大飞机的惯性 B．使机体更加平衡 C．使机翼更加牢固 D．改变机翼的固有频率 D 【典例2】A､B两个弹簧振子,A的固有频率为f,B的固有频率为 4f,若它们均在频率为3f的驱动力作用下做受迫振动,则( ) A.振子A的振动幅度较大,振动频率为f B.振子B的振动幅度较大,振动频率为3f C.振子A的振动幅度较大,振动频率为3f D.振子B的振动幅度较大,振动频率为4f B 1、受迫振动：物体在外界驱动力作用下的振动 2、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 3、驱动力的频率接近物体的固有频率时，受迫 振动的振幅增大，这种现象叫做共振。 4、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；