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

1.弹簧振子的周期： 2.单摆的周期： 3.固有振动和固有频率：弹簧振子和单摆在没有外力干预情况下做简谐运动，周期或频率与振幅无关，仅有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。 复习回顾： 1 1.现实生活中存在简谐运动吗？ 2.若振动过程中存在阻力，它 的振幅又发生如何变化呢？ 思考与讨论： 2 振动中的能量损失： 1、阻尼振动：振幅随时间逐渐减小的振动称为阻尼振动。 2、振动的图像： 3、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。 3 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 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 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.通过上述视频，你可以想到的办法是什么？ 6 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。 7 1.驱动力：周期性作用于振动系统的外力叫做驱动力。 2.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： 思考：受迫振动的频率与驱动力的频率有什么关系呢？ 9 实验结论： 受迫振动的频率总等于驱动力的频率，跟系统的固有频率无关。 思考：物体做受迫振动的振幅是否也跟它的固有频率无关呢? 10 11 实验结论： 当系统做受迫振动时，驱动力的频率与物体的固有频率相差越小，受迫振动的振幅越大；当驱动力的频率与物体的固有频率相等时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振现象。 12 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。 共振现象及其应用： 声音的共振 14 大桥的共振 15 利用共振：应使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率； 防止共振：应使驱动力的频率与物体的固有频率不同，而且相差越大越好。 1940年，美国的全长860米的塔柯姆大桥在建成后的4个月就因风共振而倒塌。 16 思考与讨论： 1.登山队员在登山过程中不能大声说话，为什么？ 2.吉他琴弦的声音很小，几乎听不见，但是弦被安装在谐振器体上后，弦乐的声音就会被放大，为什么？ 3.洗衣机在停止转动前，会有一小段时间振动特别剧烈，为什么？ 4.各国都规定大队人马过桥，要便步通过，为什么？ 17 阻尼振动 受迫振动 共振 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. 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。 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。 课堂总结： C 1．对于阻尼振动，下列说法不正确的是（　　） A．阻尼振动就是减幅振动，其振动的能量不断减少 B．实际的振动系统不可避免地要受到阻尼作用 C．阻尼振动的振幅、振动能量、振动周期逐渐减小 D．对做阻尼振动的振子来说，其机械能逐渐转化为内能 19 2．两个弹簧振子，甲的固有频率为f，乙的固有频率为8f，若它们均在频率为9f的驱动力作用下做受迫振动，则（　　） A．振子甲的振幅较大，振动频率为f B．振子乙的振幅较大，振动频率为9f C．振子甲的振幅较大，振动频率为9f D．振子乙的振幅较大，振动频率为8f B 20 3．金庸的小说里“狮子吼”是一门用声音给敌人造成巨大伤害的功夫，网络游戏中也将“狮子吼”设为物理攻击，某电影主人公一声“狮子吼”可将桌上的杯子震碎。用手指轻弹同样的杯子，杯子发出清脆的声音，测得声音频率为500Hz。结合所学知识推断电影中主人公发出的“狮子吼”的攻击原理及声波的特点，下列说法可能的是（　　） A．他发出的“狮子吼”频率应该远大于500Hz B．他发出的“狮子吼”频率应该远小于500Hz C．他发出的“狮子吼”频率应该接近500Hz D．“狮子吼”的音量一定很大 C 21 4．铺设铁轨时，每两根钢轨接缝处都必须留有一定的间隙，匀速运行的列车经过轨端接缝处时，车轮就会受到一次冲击。由于每一根钢轨长度相等，所以这个冲击力是周期性的，列车受到周期性的冲击做受迫振动。每根钢轨长为12.6m，列车固有振动周期为0.315s。下列说法不正确的是（　　） A．列车的危险速率为40m/s B．列车过桥需要减速，是为了防止桥梁发生共振