2.6 受迫振动 共振 课件-2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

2.6 受迫振动 共振 人教版普通高中物理 选择性必修第一册 声波碎杯，为什么？你能举出更多类似的例子吗？ 登山时严禁大喊，以免引起雪崩 军队过桥，改齐步为便步 狮吼功，天下无双 微风起浪，蛇形共舞 2.固有振动下的周期或频率，与振幅无关，仅由系统自身的性质决定。 1.定义：振动系统不受外力作用，仅在自身回复力作用下的振动。 固有周期：固有振动的周期T 固有频率：固有振动的频率f 一、固有振动 我命由我不由天 问题1： 什么是固有振动? 什么是固有周期和频率？固有周期和频率由什么决定？ 二、阻尼振动 1.定义：振幅逐渐减小的振动，叫阻尼振动。 ①受到阻力 ②振幅减小 ③周期不变 ④机械能减少 问题2：什么是阻尼振动？有何特点？阻尼振动中系统能量衰减的方式有几种？能量是如何转化和转移的？ 2.特点： T T T 周期不变 （2）辐射阻尼：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。 摩擦阻尼 辐射阻尼 3.分类： 振动系统能量衰减的方式通常有两种。 （1）摩擦阻尼：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。 生活中的振动都是阻尼振动 1.（多选）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 针对训练 7 2.（多选）如图所示为单摆做阻尼振动时的振动图线，下列说法正确的是（ ） A.摆球在A时刻的势能等于在B时刻的势能 B.摆球在A时刻的动能大于在B时刻的动能 C.摆球在A时刻的机械能等于在B时刻的机械能 D.摆球在后一时刻的机械能总比前一时刻的机械能小 ABD 思考：阻尼振动最终要停下来，那么怎样才能产生持续的振动呢？ 三、受迫振动 1.定义：系统在驱动力作用下的振动，叫做受迫振动。 2.驱动力: 对振动系统施加的周期性的外力。 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。 顺势而为 观看演示并思考：驱动力的频率越大，物体做受迫振动的振幅越大吗？ 判断各球的振幅和周期 a驱动b、c、d振动时各自的振幅大小关系？ b驱动a、c、d振动时各自的振幅大小关系？ d驱动a、b、c振动时各自的振幅大小关系？ 已知a、b、c、d单摆摆长关系Lb>La=Lc>Ld a、b、c、d自由振动时振动周期大小关系？ 四、共振现象及其应用 1.定义：驱动力频率f 等于系统的固有频率f0时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫作共振。 2.共振的条件： 驱动力的频率与物体的固有频率相等，即f＝f0 3.共振曲线: ①f驱=f固时，A=Am,Am的大小取决于驱动力的幅度。 ②f驱与f固越接近，受迫振动的振幅越大，f驱与f固相差越远，振幅越小。 4.共振的应用及防止 （1）应用：使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率。 实际上人和动物也都无时无刻不在共振，我们喉咙间发出的每个颤动，都是因为与空气产生了共振。炎热的午间，蝉儿发出的“知了”声；宁静的夜晚，蟋蟀发出的“叽嘶”声；还有不知疲倦的大肚子蝈蝈的鸣叫声等等，各自组成了大自然中动人的旋律。所以说，如果没有共振，世界将会失去多少天籁、大地将会变得多么沉寂。 （2）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。 登山时严禁大喊，以免引起雪崩 军队过桥，改齐步为便步 自由振动、受迫振动和共振的关系比较 自由振动 受迫振动 共振 受力情况 受回复力 受驱动力作用 受驱动力作用 振动周期 或频率 由系统本身性质决定,即固有周期T0或固有频率f0 由驱动力的周期或频率决定,即T=T驱或f=f驱 T驱=T0或f驱=f0 振动能量 振动物体的机械能不变 由产生驱动力的物体提供 振动物体获得的能量最大 常见例子 弹簧振子或单摆θ≤5° 机械工作时底座发生的振动 共振筛、声音的共鸣 课堂小结 (1)无论发生共振与否,受迫振动的物体的频率都等于驱动力的频率,但只有发生共振现象时振幅才能达到最大。 (2)受迫振动系统中的能量转化不再只有系统内部动能和势能的转化,还有驱动力对系统做正功补偿系统因克服阻力而损失的机械能。 2.对受迫振动和共振的理解 1.(多选)如图所示,A、B、C、D四个单摆的摆长分别为l、2l、l、 ,摆球的质量分别为2m、2m、m、 ,四个单摆静止地悬挂在一根水平细线上。现让A球振动起来,通过水平细线迫使B、C、D也振动起来,则下列说法正确的是(　　 ) AD A.A、B、C、D四个单摆的周期均相同 B.只有A、C两个单摆的周期相同 C.B、C、D中因D的质量最小,故其振幅是最大的 D.B、C、D中C的振幅最