2.6受迫振动 共振 课件-2023-2024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（2019）高中物理（选择性必修第一册） 第二章 机械振动 老师： 授课时间： 更多模板亮亮图文旗舰店：https://liangliangtuwen.tmall.com 观察和思考 新课引入 你是否可以用物理知识解释溅起层层水花这一现象的原因呢？ 第 2 页 课堂导入 回顾：简谐运动 固有周期(频率)T0(f0)：固有振动的周期(频率)。由振动物体本身的性质（自身结构）决定，与振幅无关。 弹簧振子： 单摆： 均为理想化模型 固有振动（自由振动）：振动系统在在没有外力干预的情况下，仅在自身结构影响下的振动； 第 3 页 课堂导入 思考：现实生活中是否存在固有振动？ 振动中的能量会损失，机械能会减小 若振动过程中存在阻力，它的振幅又发生如何变化呢？ 1.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有空气阻力， 故一定是阻尼振动 一、固有振动 机械能转化为内能 二、阻尼振动 问题：阻尼振动的x-t图像？ 2.原因： 受力：受到阻力（外力） 能量：机械能转化为内能 1.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。 第 5 页 知识讲解 3.阻尼振动的图像 4.特点： （1）振幅不断减少； 振动中的能量会损失 （2）振动系统受到的阻尼越大，振幅减小得越快，阻尼过大时，系统将不能发生振动。 第 6 页 知识讲解 二、阻尼振动 生活中的实际的振动一定有空气阻力，故是阻尼振动 第 7 页 知识讲解 2.特征： (1)有一个“中心位置”，也是振动物体静止时的位置； (2)运动具有往复性。 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 阻尼振动的能量有什么特点？ 物体在做阻尼振动的过程中，总机械能逐渐减小，物体位移大小相等时，势能大小相等，但动能与上一次相比将减小。 新课讲授 第 8 页 知识讲解 4.能力衰减的方式通常有两种： ①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由于振动系统引起邻近介质中质点的振动，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。 新课讲授 第 9 页 知识讲解 音叉振动辐射能量 新课讲授 新课讲授 第 10 页 知识讲解 新课讲授 思考与讨论： 1.阻尼振动最终要停下来，那么怎样才能产生持续的振动呢？ 2.通过刚才的视频，你可以想到的一个最简单的办法是什么？ 新课讲授 第 11 页 知识讲解 三、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:系统在驱动力作用下的振动叫作受迫振动 。 例如：机械运转时底座发生的振动、扬声器纸盆的振动，都是受迫振动。 受迫振动的频率与什么有关呢？ 新课讲授 第 12 页 知识讲解 （三）受迫振动的应用实例 跳板在人走过时发生的振动 机器底座在机器运转时发生的振动 听到声音时耳膜的振动 电磁打点计时器的振针所做的振动 振针 新课讲授 第 13 页 知识讲解 研究受迫振动的频率 大量的实验都证实：物体做受迫振动达到稳定后，物体振动的频率等于驱动力的频率，与物体的固有频率无关。 新课讲授 第 14 页 知识讲解 物体做受迫振动的振幅是否也跟它的固有频率无关呢? 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。 新课讲授 第 15 页 知识讲解 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。 四、共振现象 新课讲授 第 16 页 知识讲解 共振是十分普遍的现象，在工程技术的许多领域都可以观察到它，都要应用它，例如： 洗衣机启动和停止时，随着电机转速的变化，有时洗衣机会振动得很厉害。 将钢片安装在支架上制作转速计，读出钢片的固有频率，就可以知道机器的转速。 有什么办法防止共振？ 有 利 有 弊 尽量使驱动力的频率与固有频率间的差距增大。 新课讲授 第 17 页 知识讲解 微波炉加热原理：食物中水分子的振动频率约为2500MHz。微波炉加热食品时，炉内产生大致相同频率的电磁波，也称为 “微波”。使食物中的水分子做受迫振动，