高中物理 第11章 第5節(jié) 外力作用下的振動(dòng)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(yuǎn)兮吾將上下而求索,人教版選修3-4,機(jī)械振動(dòng),第十一章,第五節(jié)外力作用下的振動(dòng),第十一章,任何實(shí)際振動(dòng)，只在初始時(shí)刻具有一定能量，在阻尼作用下最終會(huì)停下來，怎樣才能使振動(dòng)持續(xù)不斷地進(jìn)行下去呢？,,1．固有振動(dòng)振動(dòng)系統(tǒng)______________________的振動(dòng)。2．固有頻率__________振動(dòng)的頻率。3．阻尼振動(dòng)振幅__________的振動(dòng)。,固有振動(dòng)、阻尼振動(dòng),在不受外力作用下,固有,逐漸減小,4．對(duì)阻尼振動(dòng)的理解(1)阻尼振動(dòng)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(dòng)若在一段不太長的時(shí)間內(nèi)振幅沒有明顯的減小，可以把它當(dāng)做__________來處理。,振幅減小,簡諧運(yùn)動(dòng),1．驅(qū)動(dòng)力作用于振動(dòng)系統(tǒng)的__________外力。2．受迫振動(dòng)系統(tǒng)在__________作用下的振動(dòng)叫受迫振動(dòng)。3．受迫振動(dòng)的頻率做受迫振動(dòng)的系統(tǒng)振動(dòng)穩(wěn)定后，其振動(dòng)頻率等于________的頻率，與系統(tǒng)的__________無關(guān)。,受迫振動(dòng),周期性,驅(qū)動(dòng)力,驅(qū)動(dòng)力,固有頻率,1．條件驅(qū)動(dòng)力頻率__________系統(tǒng)的固有頻率。2．特征共振時(shí)受迫振動(dòng)的__________最大。,共振,等于,振幅,3．共振的應(yīng)用與防止(1)共振的應(yīng)用①采用方法：在應(yīng)用共振時(shí)，驅(qū)動(dòng)力頻率接近或等于振動(dòng)系統(tǒng)的__________。②實(shí)例：轉(zhuǎn)速計(jì)、__________。(2)共振的防止①采用方法：在防止共振時(shí)，驅(qū)動(dòng)力頻率與系統(tǒng)的__________相差越大越好。②實(shí)例：部隊(duì)過橋時(shí)用_______；火車過橋時(shí)________；輪船航行時(shí)，改變航向或__________。目的都是驅(qū)動(dòng)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(yuǎn)離,一、簡諧運(yùn)動(dòng)、阻尼振動(dòng)與受迫振動(dòng)的比較,阻尼振動(dòng)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(dòng)時(shí)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率等于系統(tǒng)的固有頻率時(shí)，振動(dòng)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(dòng)力的頻率等于振動(dòng)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(dòng)力的頻率對(duì)受迫振動(dòng)物體振幅的影響。由共振曲線可知，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率與物體的固有頻率相等時(shí)，受迫振動(dòng)的振幅最大。,,4．從功能關(guān)系理解當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率等于固有頻率時(shí)，驅(qū)動(dòng)力整個(gè)周期都與物體運(yùn)動(dòng)方向一致，從而任何時(shí)間都做正功，振動(dòng)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(shí)，振幅達(dá)到最大值。,特別提醒：(1)受迫振動(dòng)的振幅與驅(qū)動(dòng)力頻率有關(guān)。(2)受迫振動(dòng)的振幅可以不變，但受迫振動(dòng)的機(jī)械能是不守恒的。(3)共振是物體做受迫振動(dòng)時(shí)的一種特殊現(xiàn)象。共振有利時(shí)盡量讓f接近f0，有害時(shí)盡量讓f遠(yuǎn)離f0。,某工廠的一個(gè)車間里，機(jī)器一開動(dòng)，整個(gè)車間就灰塵四起，即對(duì)工人的健康有害，也影響產(chǎn)品的質(zhì)量，為此廠里請(qǐng)來了一個(gè)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(qǐng)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(jī)器的振動(dòng)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(dòng)，振幅逐漸減小，下列說法正確的是()A．單擺的機(jī)械能逐漸轉(zhuǎn)化為其他形式的能B．單擺后一時(shí)刻的動(dòng)能一定小于前一時(shí)刻的動(dòng)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(duì)阻尼振動(dòng)的綜合認(rèn)識(shí),解析：單擺做阻尼振動(dòng)，因不斷克服空氣阻力做功使機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但是在振動(dòng)過程中，動(dòng)能和勢能仍不斷相互轉(zhuǎn)化，不能確定兩個(gè)時(shí)刻的動(dòng)能與勢能的大小關(guān)系，故選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。做阻尼振動(dòng)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(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確。答案：AD,點(diǎn)評(píng)：理解阻尼振動(dòng)要從兩個(gè)方面入手：一是從振動(dòng)能量上來講，由于阻力做功，振動(dòng)物體的機(jī)械能逐漸減小，振幅逐漸變小，但由于振動(dòng)中動(dòng)能與勢能相互轉(zhuǎn)化，不能說下一時(shí)刻的動(dòng)能(或勢能)變??；二是從振動(dòng)周期、頻率上看，周期與頻率由振動(dòng)系統(tǒng)本身決定，阻尼振動(dòng)中周期、頻率不變。,答案：BD,解析：本題考查對(duì)阻尼振動(dòng)的綜合認(rèn)識(shí)和從圖象中提取信息的能力。單擺做阻尼振動(dòng)，因此其機(jī)械能不斷減小，選項(xiàng)D正確，C錯(cuò)誤；由圖又看出A、B兩時(shí)刻單擺的位移相同，即在同一位置，故勢能相同，選項(xiàng)B正確；因機(jī)械能越來越小，所以動(dòng)能B處比A處小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。,受迫振動(dòng)共振,答案：2s,120r/min,點(diǎn)評(píng)：勻速轉(zhuǎn)動(dòng)搖把后，振子做受迫振動(dòng)，驅(qū)動(dòng)力的周期等于把手轉(zhuǎn)動(dòng)的周期。根據(jù)受迫振動(dòng)特征f受迫＝f驅(qū)，有T受迫＝T驅(qū)。為使振子的振幅達(dá)到最大，只要T驅(qū)＝T固即可。,(信陽市羅山中學(xué)2014～2015學(xué)年高二下學(xué)期檢測)如圖所示是一個(gè)單擺做受迫振動(dòng)時(shí)的共振曲線，表示振幅A與驅(qū)動(dòng)力的頻率f的關(guān)系，下列說法正確的是(),,A．?dāng)[長約為10cmB．發(fā)生共振時(shí)單擺的周期為1sC．若增大擺長，共振曲線的“峰”將向右移動(dòng)D．若增大擺長，共振曲線的“峰”將向左移動(dòng)答案：D,把一個(gè)篩子用四根彈簧支起來，篩子上一個(gè)電動(dòng)偏心輪，它每轉(zhuǎn)一周，給篩子一個(gè)驅(qū)動(dòng)力，這樣就做成了一個(gè)共振篩(如圖所示)，篩子做自由振動(dòng)時(shí)，完成10次全振動(dòng)用時(shí)15s，在某電壓下，電動(dòng)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(yīng)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(diǎn)評(píng)：共振篩的工作原理是利用共振現(xiàn)象，當(dāng)電動(dòng)機(jī)偏心輪的轉(zhuǎn)動(dòng)周期跟篩子的固有周期相等時(shí)，就會(huì)發(fā)生共振。,部隊(duì)經(jīng)過橋梁時(shí)，規(guī)定不許齊步走，登山運(yùn)動(dòng)員登雪山時(shí)，不許高聲叫喊，主要原因是()A．減輕對(duì)橋的壓力，避免產(chǎn)生回聲B．減少對(duì)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(yùn)動(dòng)員耗散能量答案：C,解析：部隊(duì)過橋時(shí)如齊步走，給橋梁施加周期性外力，容易使橋的振動(dòng)幅度增加，即發(fā)生共振，造成橋梁倒塌；登山運(yùn)動(dòng)員登高山時(shí)高聲叫喊，聲波容易引發(fā)雪山共振而發(fā)生雪崩，故應(yīng)選C。,