2.5 受迫振动 共振（共振）课件-2023-2024学年高二上学期物理粤教版（2019）选择性必修第一册

第二章 机械振动 粤教版 选择性必修一 第五节 共振 1 手指沾水轻轻地摩擦杯口，能产生响亮的声音。 改变注入杯中的水量时，高脚杯可以产生不同频率的声音(频率越小音调越低)，进而演奏处不同的乐曲。 新课导入 1.等幅振动：振幅不变的运动 简谐运动 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。 机械能守恒，振幅保持不变 固有周期：T0 固有频率：f0 一、振动类型 弹簧振子 单摆 2.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. 生活中的实际的振动一定是阻尼振动！ 现实生活中是否存在简谐运动？ 若振动过程中存在阻力，它的振幅又发生如何变化呢？ 阻尼振动的振动图像(x-t)？ 一、振动类型 阻尼振动的图像 2.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. 生活中的实际的振动一定是阻尼振动！ 一、振动类型 现实生活中是否存在简谐运动？ 若振动过程中存在阻力，它的振幅又发生如何变化呢？ 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 阻尼振动的三个特点 (1)振幅逐渐减小，最后停止振动． (2)系统的机械能逐渐减少，最后耗尽． (3)周期、频率不随振幅的变化而变化． ◆训练角度1　阻尼振动的图线 1．(多选)如图所示是单摆做阻尼振动的振动图线，下列说法中正确的是( 　　) A．摆球A时刻的动能等于B时刻的动能 B．摆球A时刻的势能等于B时刻的势能 C．摆球A时刻的机械能等于B时刻的机械能 D．摆球A时刻的机械能大于B时刻的机械能 BD 新课导入 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。 想一想：用什么办法才能得到持续的振动呢？ 如何让秋千持续振动？ 驱动力：周期性作用于振动系统的外力 3.受迫振动：系统在驱动力作用下的振动，叫做受迫振动。 一、振动类型 受迫振动的频率与什么有关？ 11 探究受迫振动的频率与什么有关 驱动力：周期性作用于振动系统的外力 3.受迫振动：系统在驱动力作用下的振动，叫做受迫振动。 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。 一、振动类型 物体做受迫振动的振幅是否只与驱动力有关，而与物体的固有频率无关？ 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。 观察与思考：哪个摆球的振幅最大？ 当驱动频率接近固有频率时弹簧振子的振幅怎么变换？远离的时候又是如何变化的？ 受迫振动的振幅 当驱动频率接近固有频率时弹簧振子的振幅怎么变化？远离的时候又是如何变化的？ 共振的频率 当驱动频率与固有频率越接近，受迫振动振幅越大，反之振幅越小。 当驱动力频率等于振动系统固有频率时，受迫振动振幅达到最大，称为共振。 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。 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： 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。 二、共振 简谐运动、阻尼振动与受迫振动及共振的比较   简谐运动 阻尼振动 受迫振动 产生条件 不受阻力作用 受阻力作用 受阻力和驱动力作用 频率 固有频率 频率不变 驱动力频率 振幅 不变 减小 大小变化不确定 振动图像 形状不确定 实例 弹簧振子振动 单摆做小角度摆动 敲锣打鼓发出的声音越来越弱 扬声器纸盆振动发声、钟摆的摆动 共振 同受迫，且T驱=T固 f驱 = f固 大小变化不确定 形状不确定 共振筛、共振转速计等。 振动能量 机械能不变 机械能减少 由产生驱动力的物体提供 获得的能量最大 1、(多选）下列说法中正确的是（　　 ） A．实际的自由振动必然是阻尼振动 B．阻尼振动的振幅越来越小 C．在外力作用下的振动是受迫振动 D．受迫振动稳定后的频率与自身物理条件无关 ABD 只有在周期性外力(驱动力)的作用下物体所做的振动才是受迫振动 课堂练习 2、如图所示的装置，弹簧振子的固有频率是4 Hz．现匀速转动把手，给弹簧振子以周期性的驱动力，测得弹簧振子振动达到稳定时的频率为1 Hz，则把手转动的频率为(　　) A．1 Hz　　B．3 Hz　　C．4 Hz　　D．5 Hz A　[受迫振动的频率等于驱动力的频率，把手转动的频率为1 Hz，故A正确．] A 课堂练习 20 3、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