2.6 受迫振动 共振 课件-2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

null 第二章 机械振动 第6节 受迫振动 共振 目录 主题(二) 阻尼振动 主题(一) 无阻尼振动 第6节 受迫振动 共振 主题(三) 受迫振动 主题(四) 共振的应用和防止 现实中的机械振动会受到各种阻力。 机械振动 阻尼振动 无阻尼振动(自由振动) 新课引入：现实中的振动最终要停下来，这是什么原因？ 第一部分 无阻尼振动 一、无阻尼振动（自由振动） 1.定义: 只在自身内力（F回）作用下的振动。 2.特点: f固(T固)由系统本身决定，与振幅无关。 弹簧振子： 单 摆： T 2T 一、无阻尼振动（自由振动） 1.定义: 只在自身内力（F回）作用下的振动。 2.特点: f固(T固)由系统本身决定，与振幅无关。 弹簧振子： 单 摆： 若受到阻力作用，振动将最终停止。 第二部分 阻尼振动 1.定义: 思考1：阻尼是否影响弹簧振子的周期？。 二、阻尼振动： 在阻尼（摩擦或其他阻力）作用下的振幅逐渐减小的振动。 1.定义: 2.特点: ②阻尼不影响振动系统的固有周期 二、阻尼振动： ①阻尼越大，振幅减小得越快，阻尼过大，将不能振动。 在阻尼（摩擦或其他阻力）作用下的振幅逐渐减小的振动。 T T T 思考2：怎样才能使阻尼振动一直振动下去呢？ 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，使系统持续振动下去。 第三部分 受迫振动 1.定义： ①稳定后的频率等于f驱, 跟f固无关。 物体在周期性驱动力作用下所做的振动 ②f驱和f固越接近，受迫振动的振幅越大。 2.规律： 三、受迫振动 3.共振： f 驱等于物体f固时，受迫振动振幅最大的现象。 ③f驱 与 f固差别越大时，振幅越小 第四部分 共振的应用与防止 四、共振的应用与防止 1.应用： ①各种乐器的发声 大千世界： 美国有一农场农妇，习惯于用吹笛的方式招呼丈夫回家吃饭，可当她有一次吹笛时，居然发现树上的毛毛虫纷纷坠地而死，惊讶之余，她到自己的果园吹了几个小时，一下子将果树上的毛毛虫收拾的一干二净.这是怎么回事呢？大家能解释吗？ 原因： 笛子发出的声音引起毛毛虫内脏发生剧烈共振而死亡. 四、共振的应用与防止 1.应用： ①各种乐器的发声 四、共振的应用与防止 1.应用： ①各种乐器的发声 龙洗：是工匠特为皇宫制造的，因盆内有龙纹而称为龙洗，后成为一种中国民间娱乐用品。 四、共振的应用与防止 1.应用： ①各种乐器的发声 ②微波炉加热 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，发生共振，将电磁辐射能转化为内能，从而使食物的温度迅速升高。微波加热是对物体内部的整体加热，极大地提高了加热效率。 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。 ①建设桥梁要考虑刮风形成的共振现象。 四、共振的应用与防止 1.应用： 2.防止： ①建设桥梁要考虑刮风形成的共振现象。 四、共振的应用与防止 1.应用： 2.防止： 1831年，一队骑兵通过曼彻斯特附近的一座便桥时，由于马蹄节奏整齐，桥梁发生共振而断裂。 ②军队过桥要便步走,火车过桥慢行。 振动类型项目 阻尼振动 受迫振动 共振 受力情况 内力：回复力 外力：各种阻尼力 周期性驱 动力作用 周期性驱 动力作用 振动周期 或频率 等于系统本身的固有周期或固有频率 由驱动力的周期或频率决定， 即T＝T驱或f＝f驱 T驱＝T固或f驱＝f固 振动能量 振动物体的机械能减小 由产生驱动力的物体提供 振动物体获得的能量最大 常见例子 弹簧振子或单摆(θ≤5°) 机械工作时底座发生的振动 共振筛、声音的共鸣等 课堂小结 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 【练习1】如下图所示，五个摆球悬挂于同一根绷紧的水平绳上，A是摆球质量较大的摆，让它振动后带动其它摆振动，下列结论正确的是（ ） A.其它摆的振动周期与A摆相同 B.其它各摆的振幅都相同 C.其它各摆的振幅不同，E摆的振幅最大 D. 其它各摆的振动周期不同，D摆的周期最大 D A E C B AC 课堂练习 课堂练习 【练习2】(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 【练习3】关于受迫振动，以下说法中正确的是( 　　) A．是在一恒力作用下的振动 B．振动频率可能大于或小于系统的固有频率 C．振动频率一定等于固有频率 D．振动频率一定等于驱动力的频率 BD 课堂练习 【练习4】关于共振的防止和利用，应做到（ ） A、利用共振时，应使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率 B、利用共振时，应使驱动力的频率大于或小于振动物体的固有频率 C、防止共振危害时，应尽量使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率 D、防止共振危害时，应使驱动力的频率远离振动物体的固有频率 AD 课堂练习 【练习5】下列说法正确的是（　　） A．洗衣机工作时机壳的振动频率等于其固有频率 B．为了防止桥梁发生共振而坍塌， 部队要齐步通过桥梁 C．鼓手随音乐敲击鼓面时， 鼓面的振动是自由振动 D．较弱声音可震碎玻璃杯， 是因为玻璃杯发生了共振 D 课堂练习 【练习6】（多选）如图所示，某儿童玩具由卡通人物、具有一定质量的弹簧和小球三部分组成，这三部分自上而下紧密连接在一起，手握卡通人物并保持静止，将小球下拉一定距离后由静止释放（弹簧在弹性限度内），可以观察到小球在上下振动过程中其振幅快速减小，依据上述现象，下列说法正确的是（　　） A．小球在运动过程中动能一直在减小 B．小球和弹簧组成的系统机械能保持不变 C．小球向上运动时，小球的机械能可能减小 D．小球每次经过同一位置时，弹簧的机械能都相等 CD 课堂练习 【练习7】如图所示是用来测量各种发动机转速的转速计原理图。在同一铁支架MN上焊有固有频率依次为100Hz、90Hz、80Hz、70Hz的四个钢片a、b、c、d，将M端与正在转动的电动机接触，发现b钢片振幅很大，其余钢片振幅很小。则（　　） A．钢片a的振动频率约为100Hz B．钢片b的振动频率约为90Hz C．钢片c的振动频率约为80Hz D．电动机的转速约为90r/min B 课堂练习 【练习8】如图甲所示，竖直悬挂的弹簧振子下端装有记录笔，在竖直面内放置记录纸。当振子上下自由振动时，振动频率为10 Hz。现匀速转动把手，给弹簧振子一周期性的驱动力，并以水平向左的速度v=2 m/s匀速拉动记录纸，记录笔在纸上留下记录的痕迹，建立坐标系，测得的数据如图乙所示，则弹簧振子振动的振幅为________，频率为________， 若将匀速转动把手的周期改为0.1s， 弹簧振子的振幅将________ （填“变大”“变小”或“不变”）。 增大 课堂练习 5cm  2Hz 【练习9】将一测力传感器连接到计算机上就可以测量快速变化的力，下图甲中O点为单摆的悬点，现将小球（可视为质点）拉到A点，此时细线处于张紧状态，释放摆球，则摆球在竖直平面内的ABC之间来回摆动，其中B点为运动中最低位置。∠AOB=∠COB=α，α小于50且是未知量，下图乙表示计算机得到细线对摆球的拉力大小F随时间变化的曲线且图中t=0时刻为摆球从A点开始运动的时刻，据力学规律和题中信息（g取10m/s2）. 求:(1)单摆的周期、摆长 (2)摆球的质量 (3)摆动过程中最大速度 (1)0.4π，0.4m (2)0.05kg (3)0.28 m/s 课堂练习 谢 谢 观 看 $$