§2.6 受迫振动 共振-2021-2022学年高中物理同步备课精选课件（人教版2019选择性必修第一册)

§2.6 受迫振动 共振 1 复习回顾 振动系统在自身结构影响下的振动 自由振动： 固有周期(频率)：由自身结构所决定的周期T0(f0) 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： 单 摆： 外力作用下物体的振动 振子为什么会停下来？ 一．阻尼振动 1、阻尼振动： 振动系统在阻尼（摩擦或其他阻力）作用下的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、实际的振动一定是阻尼振动 思考：阻尼振动中，由于存在阻力，振幅不断减小，故振动系统的机械能将不断减少，那么，振动系统的周期和频率也会发生变化吗？ 振动周期与振幅无关，故阻尼振动中周期和频率不变！ T T T 例1、一单摆做阻尼振动，则在振动过程中(　　) A．振幅越来越小，周期也越来越小 B．振幅越来越小，周期不变 C．在振动过程中，通过某一位置时，机械能始终不变 D．振动过程中，机械能不守恒，频率不变 BD 振幅越来越小，机械能减少，周期不变 8 想一想：用什么办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，补偿系统机械能的损耗，使系统持续地振动下去。 二．受迫振动 受迫振动稳定后的频率跟什么有关呢? 1、驱动力（又叫策动力）： 维持受迫振动的周期性外力 2、受迫振动： 物体在外界驱动力作用下的振动 受迫振动的频率跟什么有关呢? 受迫振动实例： 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 振针 针头 二．受迫振动 探究：受迫振动的频率 结论： 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. 二．受迫振动 观察哪个摆球的振幅最大？ 探究受迫振动的振幅 结论： 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。 1、定义：驱动力的频率f等于物体的固有频率f0时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振。 固 3、受迫振动的规律 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 横轴：表示驱动力的频率 纵轴：表示受迫振动的振幅 2、共振曲线 三．共振 生活中的共振 共振筛 原理图 龙洗盆 18 微波炉加热原理： 食物中水分子的振动频率约为2500MHz。微波炉加热食品时，炉内产生大致相同频率的电磁波， 也称为 “微波”。使食物 中的水分子做受迫振动， 发生共振，将电磁辐射能转 化为内能，从而使食物的温 度迅速升高。微波加热是对物体内部的整体加热，极大地提高了加热效率。 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.这是怎么回事呢？ 大家能解释吗？ 原因： 笛子发出的声音引起毛毛虫内脏发生剧烈共振而死亡. 大千世界 塔科马海峡大桥因共振坍塌 声音的共鸣 ——声音的共振现象 共鸣箱（音叉下面是空箱） 共鸣箱 生活中的共振 利用共振： 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： 应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． 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. 24 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。 军队过桥便步走,火车过桥慢行 生活中的共振现象 现象一：唐朝的时候，洛阳某寺一僧人房间的一件乐器磬，经常莫名其妙的自动鸣响，这是什么物理原理呢？ 现象二：登山队员在登山过程中不能大声说话，为什么？ 现象三：各国都规定大队人马过桥，要便步通过，为什么？ 古代的磬 思考与讨论 ②轮船航行时要看波浪的撞击方向而改变速度和方向 ③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。 ①军队过桥便步走,火车过桥慢行 防止共振的方法 m M l L 受迫振动 等于驱动力的周期 C 例2、如图，表示两个单摆m、M悬挂到一根钢丝上，原来它们都静止，今使m偏离平衡位置一个小角度，释放后m做简谐运动的