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

2.5受迫振动 共振 1. 知道什么是阻尼振动和受迫振动，会用能量观点分析阻尼振动的振幅变化和受迫振动的共振现象。 2. 通过实验认识固有频率、驱动力频率与振动频率之间的区别和联系，了解产生共振的条件，认识共振是受迫振动的一种特殊情况。 3. 能够根据实际生活中的振动特点，应用振动的规律解释与解决相关问题。 学习目标 引入 “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？ 回顾 2.单摆的周期公式 1.弹簧振子周期公式 由此可知：周期或频率与振幅无关，仅由系统自身的性质决定，我们把这种振动称为固有振动，其振动频率称为固有频率。 一、阻尼振动 1.定义：振幅随时间逐渐减小的振动称为阻尼振动。 2.阻尼振动的图像： 3.阻尼振动的能量：振动系统能量衰减。 振动周期与振幅无关，故阻尼振动中周期和频率不变！ 阻尼振动与简谐运动(无阻尼振动)的比较 振动类型 阻尼振动 无阻尼振动(简谐运动) 产生条件 受到阻力作用 不受阻力作用 振动能量 振动能量有损失 振动能量保持不变 振幅 如果没有能量补充，振幅越来越小 振幅不变 频率 不变 不变 振动图象 常见例子 悬挂的电灯被风吹动后开始振动，振幅越来越小，属于阻尼振动 弹簧振子的振动 有什么办法能够持续使物体的振动吗？ 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。 定义：在外界驱动力作用下的振动叫作受迫振动。 (1)驱动力：作用于振动系统的周期性的外力． (2)受迫振动：振动系统在驱动力作用下的振动． (3)受迫振动的频率：做受迫振动的系统振动稳定后，其振动频率等于驱动力的频率，跟系统的固有频率没有关系． 受迫振动 例2．(多选)下列说法中正确的是(　　) A．有阻力的振动叫作受迫振动 B．物体振动时受到外力作用，它的振动就是受迫振动 C．物体在周期性外力作用下的振动叫作受迫振动 D．物体在周期性外力作用下振动，它的振动频率最终等于驱动力频率 CD 四、共振现象 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： 3、共振曲线: 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。 驱动力的频率与物体的固有频率相等，即f＝f0 例3．如图所示，在一根张紧的水平绳上挂几个摆，其中A、E摆长相等；先让A摆振动起来，其他各摆随后也跟着振动起来，则(　) A．其他各摆摆动周期跟A摆相同B．其他各摆振动振幅大小相同C．其他各摆振动振幅大小不相同，E摆振幅最小D．其他各摆振动周期大小不同，D摆周期最大 A 例4. 一个单摆在地面上做受迫振动，其共振曲线(振幅A与驱动力频率f的关系)如图所示，则(　 ) A．此单摆的摆长约为1 m B．若摆长增大，单摆的固有频率增大 C．此单摆的固有周期约为0.5 s D．若摆长增大，共振曲线的峰值将向右移动 　 A 五、共振应用及防止 1、应用：使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率。 例1、（多选)下列说法中错误的是(　 　) A．阻尼振动的振幅不断减小 B．物体做阻尼振动时，随着振幅的减小，频率也不断减小 C．阻尼振动的振幅逐渐减小，所以周期也逐渐减小 D．物体做阻尼振动时，周期不变，机械能减小 BC 七、学以致用 例2.如图所示是一个单摆的共振曲线． (1)若单摆所处环境的重力加速度g＝9.8 m/s2，试求此摆的摆长； (2)若将此摆移到高山上，共振曲线的峰将怎样移动？ 解析：（1）由图可知：单摆的频率为0.3Hz，周期为 由 得：l=2.8m （2）将此摆移到高山上，重力加速度减小，周期变大，频率减小，共振曲线的峰将向左移动。 例3、如图所示,在一根张紧的水平绳上挂几个摆,其中A,E摆长相等；先让A摆振动起来,其他各摆随后也跟着振动起来,则( ) A.其它各摆摆动周期跟A摆相同 B.其它各摆振动振幅大小相同 C.其它各摆振动振幅大小不相同,E摆振幅最大 D.其它各摆振动周期大小不同,D摆周期最大 AC 课堂小结 1．受迫振动：受迫振动的频率由 决定．即 2．共振：受迫振动的特殊情况. 驱动力频率 （1）驱动力频率＝物体固有频率.即 （2）振幅最大，振动最剧烈 （3）共振曲线 共振的防止2:唐朝开元年间，洛阳有个和尚，他的房间内挂着一口磬，常敲磬解烦。有一天，和尚没有敲磬，磬却自动响起来了。这使他大为惊奇，终于惊扰成疾。他的一位好朋友曹绍夔是宫廷的乐令，精通音律(即通晓声学理论)，闻讯前来探望和尚。经过