2.6 受迫振动 共振（培优教学课件）物理人教版选择性必修第一册

该高中物理课件聚焦“受迫振动 共振”，涵盖阻尼振动成因、受迫振动规律及共振条件与应用。以古代“洗”摩擦发声溅水花导入，通过温故知新复习固有振动，搭建从能量损失到驱动力作用再到共振现象的知识支架。 其亮点在于融合物理观念、科学思维与科学探究，通过阻尼振动图像建模能量衰减，电动机实验归纳频率规律，结合微波炉加热、共振筛等实例辩证分析共振利弊。助力学生建立完整振动观念，教师可依托清晰结构与实验案例提升教学效率。

6. 受迫振动 共振 第二章 机械振动 人教版选择性必修第一册 导入新课 “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？ 物理观念 理解阻尼振动成因与能量损耗规律；掌握受迫振动定义、频率规律，明确受迫振动频率等于驱动力频率；牢记共振条件，看懂振幅随驱动力频率变化图像；建立振动系统受外力、阻力共同作用的完整振动观念，能识别生活各类阻尼、受迫、共振实例。 科学思维 依托阻尼振动图像形成振动能量衰减建模思维；借助电动机受迫振动演示装置形成驱动力与振动频率关系归纳思维；利用多摆共振装置、共振振幅图像形成共振峰值定量分析思维；辩证分析共振的有利应用与有害防范，建立物理现象两面性辩证思维。 学习目标 学习目标 科学探究 观察阻尼振动图像归纳振幅衰减特点；观看电动机钩码实验总结受迫振动频率规律；操作多摆共振演示实验，对比不同摆振幅大小；结合共振图像解读共振发生条件，自主列举减小或利用共振的实操方案。 科学态度与责任 通过多组演示实验细致观察、对比归纳规律，培养严谨客观、如实记录实验现象的求真科研品格；结合桥梁共振坍塌、音响共振、精密计时仪器实例，认识共振在工程、生活中的双重影响，树立利用共振造福生活、规避共振危害保障工程安全的责任意识。 重点 1、阻尼振动概念、机械能损耗规律 2、受迫振动规律：振动频率等于驱动力频率，与固有频率无关 3、共振条件、共振图像特征，共振的利用与防止 难点 1、区分固有频率、驱动力频率，理解受迫振动频率不受自身结构影响 2、共振机理：驱动力周期与固有周期匹配，能量持续输入放大振幅 3、辩证分析共振有利、有害场景，提出对应处理方案 重点难点 1. 振动中的能量损失 2. 受迫振动 3. 共振现象及其应用 4. 课堂总结 5. 练习与应用 6. 提升训练 第6节 受迫振动 共振 学习内容 温故知新 振动系统不受外力的作用在自身结构影响下的振动 固有振动： 固有周期(频率)：由自身结构所决定的周期T0(f0) 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。 如：弹簧振子： 单 摆： 第6节 受迫振动 共振 一、振动中的能量损失 一、振动中的能量损失 【思考】：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？ 一、振动中的能量损失 实验展示 一、振动中的能量损失 1.阻尼振动：系统克服阻尼的作用要做功，消耗机械能。振幅逐渐减小的振动，叫做阻尼振动。 思考1：为什么做阻尼振动的物体，振幅要越来越小呢？ 思考2：用什么方法才能得到持续的振动呢？ 一、振动中的能量损失 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 一、振动中的能量损失 2.阻尼振动特点： （1）条件：受到阻力 （2）能量：机械能转化为内能 （3）图像：振幅逐渐减小 （4）周期：不变 振动系统损失的能量去哪里了？ 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。 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，导致音又振幅减小。 一、振动中的能量损失 二、受迫振动 第6节 受迫振动 共振 二、受迫振动 刚刚的思考：用什么方法才能得到持续的振动呢？ 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。就像陪孩子荡秋千的时候这样…… 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。 思考：受迫振动的频率与什么因素有关呢？ 二、受迫振动 二、受迫振动 二、受迫振动 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? 二、受迫振动 二、受迫振动 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。 实验结论： 三、共振现象及其应用 第6节 受迫振动 共振 三、受迫振动及其应用 共振：驱动力的频率等于系统的固有频率时，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 图象的意义： 时，振幅有最大值 与 差别越大时，振幅越小 三、受迫振动及其应用 生活中的共振现象——声音的威力 三、受迫振动及其应用 生活中的共振现象——共振的桥面 三、受迫振动及其应用 生活中的共振现象——微波炉的加热原理 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。 三、受迫振动及其应用 生活中的共振现象——共振筛 共振筛是利用共振现象制成的把筛子用四根弹簧支起来，在筛架上安装一个偏心轮，就成了共振筛.偏心轮在发动机的带动下发生转动时，适当调节偏心轮的转速，可以使筛子受到的驱动力的频率接近筛子的固有频率，这时筛子发生共振，振幅最大，提高了筛除杂物的效率。 三、受迫振动及其应用 共振的应用与防止： (1)共振的应用 ①采用方法：在应用共振时，驱动力频率接近或等于振动系统的。 ②实例：转速计、共振筛． (2)共振的防止 ①采用方法：在防止共振时，驱动力频率与系统的固有频率相差越大越好． ②实例：部队过桥时用便步；火车过桥时减速；轮船航行时，改变航向或航速．目的都是驱动力的频率远离物体的固有频率． 四、课堂总结 第6节 受迫振动 共振 四、课堂总结 阻尼振动 阻力做功 机械能逐渐减小 振幅逐渐变小 周期和频率不变 受迫振动 f ＝ f驱 驱动力频率越接近固有频率，振幅越大 共振 f驱＝f固时 振幅最大 五、练习与应用 第6节 受迫振动 共振 五、练习与应用 1、下列说法中正确的是（ ） A、某物体做自由振动时，其振动频率与振幅无关 B、某物体做受迫振动时，其振动频率与固有频率无关 C、某物体发生共振时的频率就是其自由振动的频率 D、某物体发生共振时的振动就是无阻尼振动 五、练习与应用 【答案】ABC 【详解】物体振动的周期和频率与振幅无关，故A正确；物体做受迫振动时，其实际频率等于驱动力的频率，故正确；当驱动力的频率等于固有频率时，发生共振现象，故C正确；物体发生共振时，如果依然受到阻力作用，所发生的还是阻尼振动。故D错误。 ． 五、练习与应用 2、如图，表示两个单摆m、M悬挂到一根钢丝上，原来它们都静止，今使m偏离平衡位置一个小角度，释放后m做简谐运动的方向在垂直于纸面的竖直平面里，对M此后的运动情况，下列说法正确的是（　　） A、M仍静止 B、M将做受迫振动，周期为 C、M将做受迫振动，周期为 D、M能发生共振 m M l L 五、练习与应用 【答案】C 【详解】物体m开始振动后，其将充当驱动力的角色，物体M将做受迫振动，故其频率将等于物体m的固有频率，因为两者固有频率不一样，故不可能使得驱动力的频率等于物体M的固有频率，即物体M不可能发生共振，故C正确，其余选项均错误。 五、练习与应用 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，测得其频率为2Hz，然后匀速转动摇把，转速为240 r/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 五、练习与应用 【答案】B 【详解】振子做受迫振动，其实际振动频率等于驱动力的频率，故它的振动周期等于0.25s，故B正确。 五、练习与应用 4、一根张紧的绳上悬挂着4个单摆，a和d摆长相等，其余各摆摆长不相等，如图，使d摆开始振动，则其余三摆的振动情况是 (　　) A．a摆的振幅最大 B．c摆的振幅最大 C．c摆的振幅、周期最大，b摆的振动周期最小 D．a、b、c三摆的振动周期均等于d摆的振动周期 a b c d 【答案】AD 【详解】本题中d摆充当驱动力的角色，其他三个摆均做受迫振动，故它们的实际运动周期都等于d摆的固有周期，即D正确；其中，a摆的固有周期与d摆相同，故a摆上将发生共振现象，即其振幅将最大，故A正确。 五、练习与应用 谢谢观看！ Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.7.41 Lavf58.29.100 Lavf59.27.100 EVCapture4.2.2软件录制 Lavf57.25.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn Lavf58.12.100 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $