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

第二章 机械振动 6.受迫振动 共振 教学目标 CONTENT 01 02 03 知道共振现象及其产生条件 知道共振的应用和危害 知道阻尼振动和阻尼振动能量的转化情况 知道受迫振动及其产生条件掌握物体受迫振动的特点 2 “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？ 新课引入 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。振动的能量与振幅有关，振幅越大，振动的能量越大。 如果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。 固有周期和固有频率：由系统本身的特征决定，与振幅无关。 弹簧振子： 单摆： 通过对弹簧振子及单摆的研究，我们知道弹簧振子与单摆在没有外力干预的情况下做简谐运动，周期或频率与振幅无关，仅由系统自身的性质决定。 复习回顾 树叶的摆动 荡秋千 共同特点： 思考与讨论 由于阻力作用，振幅逐渐减小。 1．阻尼振动 (1)定义：当振动系统受到阻力的作用时，振幅逐渐减小，这种振动称为阻尼振动． (2)阻尼振动的周期和频率： 阻尼振动的频率(周期)不变， 其频率为固有频率，由系统 本身决定． 振动中的能量损失 一 知能提升 2．振动系统能量衰减方式： (1)一种是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。 例如：单摆运动时受到空气的阻力。 (2)另一种是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。 例如:音叉发声时，一部分机械能随声波辐射到周围空间，导致音叉振幅减小。 简谐运动 阻尼振动 产生条件 理想模型，不受阻力 受到阻力作用 简谐运动与阻尼振动的比较 振幅 不变 减小 频率 由系统本身决定 频率不变 振动图像 怎样才能使受阻力的振动的物体的振幅不变，而一直振动下去呢？比如我们在荡秋千的时候，如何能让秋千一直摆动呢？ 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。 思考与讨论 1.驱动力： 作用在振动系统上的周期性外力 2.受迫振动： 物体在周期性变化的驱动力作用下的振动叫做受迫振动。 受迫振动 二 知能提升 ①开始时不转动摇把，让振子上下自由振动，记录其频率 ②匀速转动摇把，当振子振动稳定时，记录振动频率 ③受迫振动的频率与什么因素有关呢？ 研究受迫振动的频率 振动稳定后的频率等于驱动力的频率，跟物体自身的固有频率无关。 3.受迫振动特点： 做一做 受迫振动的振幅和它的固有频率的关系 共振现象及其应用 三 知能提升 1.共振：当驱动力的频率跟物体的固有频率相等时，物体做受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振。声音的共振现象叫共鸣。 2.共振的条件：f驱＝f固，即驱动力的频率与物体的固有频率相等。 3.共振曲线：如图所示，共振曲线的横坐标为驱动力的频率，纵坐标为受迫振动物体的振幅。 4.共振的应用与防止: 共振的应用 应用1:建筑工地共振筛 应用2:共鸣 共振的防止 防止1:军队过桥便步走, 火车过桥慢行 防止2:登山时严禁大声喊叫， 防止引起雪崩 例．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时刻的动能等于在B时刻的动能 B.摆球在A时刻的势能等于在B时刻的势能 C.摆球在A时刻的机械能等于在B时刻的机械能 D.摆球在后一时刻的动能总比前一时刻的动能小 解析： 在A、B两时刻由于单摆离开平衡位置的距离(或所处的高度)相同，所以势能相同，而总机械能在B时刻较小，所以在B时刻的动能比A时刻的动能小，故A项错误，B项正确；由于单摆在阻尼振动中，要不断地克服阻力做功，所以系统的机械能不断减少，即后一时刻的机械能一定小于前一时刻的机械能，C项错误；阻尼振动中，在摆球向平衡位置运动过程中，速度变大，动能逐渐变大，故D项错误。 B 典例精析 一、振动中的能量损失 二、受迫振动 三、共振现象及其应用 课堂小结 1.如图所示，曲轴上悬挂一弹簧振子，转动摇把，曲轴可以带动弹簧振子上下振动。开始时不转动摇把，而让振子自由上下振动，测得其频率为2Hz，然后匀速转动摇把，转速为240r/min，当振子振动稳定时，它振动的周期为（ ） A.0.5 s B.0.25 s C.2 s D.4 s 解析：匀速转动摇把后，振子将做受迫振动，驱动力的周期跟摇把转