2.4 受迫振动 共振 课件-2022-2023学年高二上学期物理沪科版（2020）选择性必修第一册

第二章 机械振动 第四节 受迫振动 共振 选修系列 弹簧振子 前文回顾 单摆 A B C O B A x 我们在研究上述装置时，体现了什么物理思想？ 理想模型： 突出主要因素，忽略次要因素 前文回顾 A B C O B A x 我们可以发现两者的周期公式均于本身构造有关，与振幅和当前的运动状态无关。 单摆周期公式： 弹簧振子周期公式： 这种参数体现出装置的固有属性，因此被称为固有周期（固有频率） 一、阻尼振动 单摆和弹簧振子的振动不可能永远持续下去。这是因为在振动的过程中总是存在各种阻力；振动系统不断克服阻力做功，机械能逐渐减小，振幅也不断减小，最后停止振动。 振幅随时间逐渐减小的振动 阻尼振动： x t O 包络 一、阻尼振动 结合阻尼振动的图像，回答以下问题： x t O 什么条件下，物体将做阻尼振动？ 阻尼振动体现出哪些能量的转换？ 有同学认为阻尼振动的振幅随着时间减小，振动周期也会因为阻尼存在而改变，你认为该同学的观点正确吗？ 振动+受到阻力 机械能转化为内能 不正确，振动周期与振幅无关，故阻尼振动中周期和频率不变！ T T 二、受迫振动 用什么办法才能得到持续的振动呢？ 振动系统在周期性外力作用下的振动 受迫振动： 驱动力 为保持物体的持续振动，需要利用驱动力适时地补充能量。物体受迫振动的规律与驱动力有何关系呢？ 阻尼做功 系统总能量 外力做功 补充 耗散 二、受迫振动 大量实验表明，弹簧振子做受迫振动稳定后的频率总是等于驱动力的频率，与自由振动的频率无关。 f迫=f驱 如何在荡秋千的时候，振幅最大呢？ 三、共振现象 调节驱动力的频率，将频率不同的驱动力先后作用于同一个振动系统，其做受迫振动的振幅 A 将随驱动力的频率 f 变化，如图所示。 可以看出，当驱动力的频率 f 接近系统做自由振动的频率 f0（即为系统的固有频率）时，受迫振动的振幅剧烈增大，这种现象称为共振。 O A f f0 横轴：表示驱动力的频率 纵轴：表示受迫振动的振幅 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 三、共振现象 盥洗盆与水的共振 音叉的“共鸣”也是一种共振 这里的能量是通过空气辐射出去，不同于衰减。但也属于阻尼振动 示例1下列说法中正确的是（ ）多选 （ A ）某物体做自由振动时，其振动频率与振幅无关 （ B ）某物体做受迫振动时，其振动频率与固有频率无关 （ C ）某物体发生共振时的频率就是其自由振动的频率 （ D ）某物体发生共振时的振动就是无阻尼振动 ABC 变式1 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做简谐运动的方向在垂直于纸面的竖直平面里，对M此后的运动情况，下列说法正确的是（　　） （ A ） M仍静止 （ B ） M将做受迫振动，周期为 （ C ） M将做受迫振动，周期为 （ D ） M能发生共振 C m M l L 课堂小结 阻尼振动 阻力做功 机械能逐渐减小 振幅逐渐变小 周期和频率不变 受迫振动 f ＝ f驱 驱动力频率越接近固有频率，振幅越大 共振 f驱＝f固时 振幅最大 课堂作业 作业8 Lavf59.34.101 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf59.34.101 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf59.34.101 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf59.34.101 $