高中物理 第11章 第5節(jié) 外力作用下的振動課件 新人教版選修3-4.ppt

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成才之路物理,路漫漫其修遠兮吾將上下而求索,人教版選修3-4,機械振動,第十一章,第五節(jié)外力作用下的振動,第十一章,任何實際振動，只在初始時刻具有一定能量，在阻尼作用下最終會停下來，怎樣才能使振動持續(xù)不斷地進行下去呢？,,1．固有振動振動系統(tǒng)______________________的振動。2．固有頻率__________振動的頻率。3．阻尼振動振幅__________的振動。,固有振動、阻尼振動,在不受外力作用下,固有,逐漸減小,4．對阻尼振動的理解(1)阻尼振動振幅減小的快慢跟所受阻尼的大小有關(guān)。阻尼越大，__________得越快。(2)阻尼振動若在一段不太長的時間內(nèi)振幅沒有明顯的減小，可以把它當做__________來處理。,振幅減小,簡諧運動,1．驅(qū)動力作用于振動系統(tǒng)的__________外力。2．受迫振動系統(tǒng)在__________作用下的振動叫受迫振動。3．受迫振動的頻率做受迫振動的系統(tǒng)振動穩(wěn)定后，其振動頻率等于________的頻率，與系統(tǒng)的__________無關(guān)。,受迫振動,周期性,驅(qū)動力,驅(qū)動力,固有頻率,1．條件驅(qū)動力頻率__________系統(tǒng)的固有頻率。2．特征共振時受迫振動的__________最大。,共振,等于,振幅,3．共振的應用與防止(1)共振的應用①采用方法：在應用共振時，驅(qū)動力頻率接近或等于振動系統(tǒng)的__________。②實例：轉(zhuǎn)速計、__________。(2)共振的防止①采用方法：在防止共振時，驅(qū)動力頻率與系統(tǒng)的__________相差越大越好。②實例：部隊過橋時用_______；火車過橋時________；輪船航行時，改變航向或__________。目的都是驅(qū)動力的頻率_______物體的固有頻率。,固有頻率,共振篩,固有頻率,便步,減速,航速,遠離,一、簡諧運動、阻尼振動與受迫振動的比較,阻尼振動中，在振幅逐漸減小的過程中，振子的周期如何變化？為什么？答案：不變。周期與振幅無關(guān),二、共振及其條件的理解1．共振的定義物體做受迫振動時，當驅(qū)動力的頻率等于系統(tǒng)的固有頻率時，振動的振幅最大，這種現(xiàn)象叫共振。2．發(fā)生共振的條件f驅(qū)＝f固，即驅(qū)動力的頻率等于振動系統(tǒng)的固有頻率。,3．共振曲線如圖所示。共振曲線直觀地反映出驅(qū)動力的頻率對受迫振動物體振幅的影響。由共振曲線可知，當驅(qū)動力的頻率與物體的固有頻率相等時，受迫振動的振幅最大。,,4．從功能關(guān)系理解當驅(qū)動力的頻率等于固有頻率時，驅(qū)動力整個周期都與物體運動方向一致，從而任何時間都做正功，振動能量不斷增加，直到增加的能量等于克服阻力消耗的能量時，振幅達到最大值。,特別提醒：(1)受迫振動的振幅與驅(qū)動力頻率有關(guān)。(2)受迫振動的振幅可以不變，但受迫振動的機械能是不守恒的。(3)共振是物體做受迫振動時的一種特殊現(xiàn)象。共振有利時盡量讓f接近f0，有害時盡量讓f遠離f0。,某工廠的一個車間里，機器一開動，整個車間就灰塵四起，即對工人的健康有害，也影響產(chǎn)品的質(zhì)量，為此廠里請來了一個建筑工程師，他到車間看后，叫人在車間里建了幾根水泥立柱，問題就解決了。請你解釋其中的奧秘。答案：建幾根水泥立柱，改變了車間的固有頻率，使之不再與機器的振動頻率接近，避免車間產(chǎn)生共振現(xiàn)象。,一單擺在空氣中振動，振幅逐漸減小，下列說法正確的是()A．單擺的機械能逐漸轉(zhuǎn)化為其他形式的能B．單擺后一時刻的動能一定小于前一時刻的動能C．單擺振幅減小，頻率也隨著減小D．單擺振幅雖然減小，但其頻率不變,對阻尼振動的綜合認識,解析：單擺做阻尼振動，因不斷克服空氣阻力做功使機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但是在振動過程中，動能和勢能仍不斷相互轉(zhuǎn)化，不能確定兩個時刻的動能與勢能的大小關(guān)系，故選項A正確，選項B錯誤。做阻尼振動的物體，頻率由系統(tǒng)的特征決定，與振幅無關(guān)，所以其頻率不變，選項C錯誤，選項D正確。答案：AD,點評：理解阻尼振動要從兩個方面入手：一是從振動能量上來講，由于阻力做功，振動物體的機械能逐漸減小，振幅逐漸變小，但由于振動中動能與勢能相互轉(zhuǎn)化，不能說下一時刻的動能(或勢能)變??；二是從振動周期、頻率上看，周期與頻率由振動系統(tǒng)本身決定，阻尼振動中周期、頻率不變。,答案：BD,解析：本題考查對阻尼振動的綜合認識和從圖象中提取信息的能力。單擺做阻尼振動，因此其機械能不斷減小，選項D正確，C錯誤；由圖又看出A、B兩時刻單擺的位移相同，即在同一位置，故勢能相同，選項B正確；因機械能越來越小，所以動能B處比A處小，選項A錯誤。,受迫振動共振,答案：2s,120r/min,點評：勻速轉(zhuǎn)動搖把后，振子做受迫振動，驅(qū)動力的周期等于把手轉(zhuǎn)動的周期。根據(jù)受迫振動特征f受迫＝f驅(qū)，有T受迫＝T驅(qū)。為使振子的振幅達到最大，只要T驅(qū)＝T固即可。,(信陽市羅山中學2014～2015學年高二下學期檢測)如圖所示是一個單擺做受迫振動時的共振曲線，表示振幅A與驅(qū)動力的頻率f的關(guān)系，下列說法正確的是(),,A．擺長約為10cmB．發(fā)生共振時單擺的周期為1sC．若增大擺長，共振曲線的“峰”將向右移動D．若增大擺長，共振曲線的“峰”將向左移動答案：D,把一個篩子用四根彈簧支起來，篩子上一個電動偏心輪，它每轉(zhuǎn)一周，給篩子一個驅(qū)動力，這樣就做成了一個共振篩(如圖所示)，篩子做自由振動時，完成10次全振動用時15s，在某電壓下，電動偏心輪轉(zhuǎn)速是36r/min。已知增大電壓可使偏心輪轉(zhuǎn)速提高；增加篩子的質(zhì)量，可以增大篩子的固有周期，那么要使篩子的振幅增大，下列哪些做法是正確的(),共振的應用與防止,,A．提高輸入電壓B．降低輸入電壓C．增加篩子質(zhì)量D．減小篩子質(zhì)量,答案：AC點評：共振篩的工作原理是利用共振現(xiàn)象，當電動機偏心輪的轉(zhuǎn)動周期跟篩子的固有周期相等時，就會發(fā)生共振。,部隊經(jīng)過橋梁時，規(guī)定不許齊步走，登山運動員登雪山時，不許高聲叫喊，主要原因是()A．減輕對橋的壓力，避免產(chǎn)生回聲B．減少對橋、雪山的沖擊力C．避免使橋發(fā)生共振和使雪山發(fā)生共振D．使橋受到的壓力更不均勻，使登山運動員耗散能量答案：C,解析：部隊過橋時如齊步走，給橋梁施加周期性外力，容易使橋的振動幅度增加，即發(fā)生共振，造成橋梁倒塌；登山運動員登高山時高聲叫喊，聲波容易引發(fā)雪山共振而發(fā)生雪崩，故應選C。,