高中物理第十一章机械振动第5节外力作用下的振动课件新人教版选修3

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
• 方法提升: • 共振筛的工作原理是利用共振现象,当电动机偏心轮的转
动周期跟筛子的固有周期相等时,就会发生共振。
• 4.对阻尼振动的理解 • (1)阻尼振动振幅减小的快慢跟所受阻尼的大小有关。阻尼越大,振___幅__减__小__得
越快。
• (2)阻尼振动若在一段不太长的时间内振幅没有明显的减小,可以把它当做 ___简__谐__运__动___来处理。
受迫振动
• 1.驱动力 • 作用于振动系统的_周_期__性_____外力。 • 2.受迫振动 • 系统在__驱__动__力___作用下的振动叫受迫振动。 • 3.受迫振动的频率 • 做受迫振动的系统振动稳定后,其振动频率等于_驱__动__力____的频率
探究二 对共振的理解
• 用扁担挑水时,有时桶里的水会荡得 厉害,并从桶中溅出来,这是为什么 ?
提示:人挑水时,通过扁担对水桶施加周期性的驱动力,当驱动力的频率 等于桶里水的固有频率时,水发生共振,水的动荡就越来越厉害,就会从桶中 溅出来。
• 1.共振的定义
• 物体做受迫振动时,当驱动力的频率等于系统的固有频率 时,振动的振幅最大,这种现象叫共振。
• 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。
• 『判一判』 • (1)阻尼振动是机械能不断减小的振动,它一定不是简谐运动。( √ ) • (2)单摆的振幅越来越小,是因为其能量在不断消失。( × ) • (3)在外力作用下的振动就是受迫振动。( × ) • (4)受迫振动的频率与振动系统的固有频率无关。( √ ) • (5)驱动力频率越大,振幅越大。( × ) • (6)共振只有害处没有好处。( × )
• A.此单摆的固有周期约为0.5s
•( ) B
• B.此单摆的摆长约为1m
• C.若摆长增大,单摆的固有频率增大
• D.若摆长增大,共振曲线的峰将向右移动
解析:由图可知,若单摆的振动频率与固有频率相等,则周期为 2s,由 T =2π Lg,可得 L≈1m,故 A 错 B 对;若摆长增大,则单摆的固有频率减小, 其共振曲线的“峰”将向左移动,故 C、D 错。
• D.减小筛子质量
解析:在题设条件下,筛子振动固有周期 T 固=1150s=1.5s,电动偏心轮的转 动周期(对筛子来说是驱动力的周期)T 驱=6306s=1.67s,要使筛子振幅增大,就是 使这两个周期值靠近,可采用两种做法:第一,提高输入电压偏心轮转得快一些, 减小驱动力的周期;第二,增加筛子的质量使筛子的固有周期增大。

如图所示,在曲轴A上悬挂一个弹簧振子,
如果不转动把手B,而用手向下拉振子小球m,放开手后
,让小球上下自由振动测得弹簧振子做30次全振动所用的
时间是15s;如果匀速转动把手,也可使弹簧振子上下振
动。若使把手以转速n=30r/min匀速转动,当弹簧振子的
振动达到稳定后,它的振动周期是___2___s。若要想使弹
• 解析:单摆做阻尼振动,因不断克服空气阻力做功使机械 能转化为内能,但是在振动过程中,动能和势能仍不断相 互转化,不能确定两个时刻的动能与势能的大小关系,故 选项A正确,选项B错误。做阻尼振动的物体,频率由系 统的特征决定,与振幅无关,所以其频率不变,选项C错
• 〔对点训练1〕 (多选)下列说法正确的是( ACD )
阻尼振动
受阻力作用 固有频率 减小
受迫振动
受阻力和驱动力作用 驱动力频率
大小变化不确定
振动图象
形状不确定
实例
弹簧振子振动,单 摆做小角度摆动
敲锣打鼓发出的声 音越来越弱,是因 振幅越来越小
扬声器纸盆振动发 声,钟摆的摆动
• 特别提醒:(1)阻尼振动的频率:阻尼振动中振幅虽逐渐减 小,但振动频率不会变化,此频率称为固有频率,由振动 系统决定。(2)阻尼振动与简谐运动的关系:实际的振动都 会受到阻力的作用,是阻尼振动。当阻力很小时,可认为 是简谐运动。
,与系统的___固__有__频_率___无关。
共振
• 1.条件 • 驱动力频率等__于_______系统的固有频率。 • 2.特征 • 共振时受迫振动的_振_幅_______最大。
• 3.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 固_有_频__率_____。 • ②实例:转速计、_共__振__筛____。 • (2)共振的防止
第十一章
机械振动 第五节 外力作用下的振动
※ 了解阻尼振动、受迫振动、共振的概念 ※ 掌握发生共振的条件,了解共振的防止和利用
1
课前预习
2
课内探究
3
素养提升
4
课堂达标
5
课时作业
课前预习
固有振动、阻尼振动
• 1.固有振动 • 振动系统___在__不__受_外__力__作_用__下_________的振动。 • 2.固有频率 • ____固__有___振动的频率。 • 3.阻尼振动 • 振幅___逐__渐__减__小_____的振动。
做成了一个共振筛(如图所示),筛子做自由振动时,完成
10次全振动用时15s,在某电压下,电动偏心轮转速是
36r/min。已知增大电压可使偏心轮转速提高;增加筛子的
质量,可以增大筛子的固有周期,那么要使筛子的振幅增
大,下列哪些做法是正确的( AC )
• A.提高输入电压
• B.降低输入电压
• C.增加筛子质量
• 2.发生共振的条件 • f驱=f固,即驱动力的频率等于振动系统的固有频率。
• 3.共振曲线 • 如图所示。
• 共振曲线直观地反映出驱动力的频率对受迫振动物体振幅 的影响。由共振曲线可知,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。
• 4.从功能关系理解 • 当驱动力的频率等于固有频率时,驱动力整个周期都与物
体运动方向一致,从而任何时间都做正功,振动能量不断 增加,直到增加的能量等于克服阻力消耗的能量时,振幅 达到最大值。
• 特别提醒:(1)受迫振动的振幅与驱动力频率有关。
• (2)受迫振动的振幅可以不变,但受迫振动的机械能是不守 恒的。
• (3)共振是物体做受迫振动时的一种特殊现象。 共振有利 时尽量让f接近f0,有害时尽量让f远离f0。
若发生共振则 f 驱=f 固 T 固=1350s=0.5s,转速 n=30r/min=3600r/s=0.5r/s 角速度 ω=2πn=πrad/s,∴T 受迫=2ωπ=2s 若使振子振幅达到最大则有,T 驱=T 固,即2π2nπ′=0.5 则 n′=2r/s=120r/min
• 〔对点训练2〕 (辽宁省大连市2017~2018学年高二下学期期中)一个单摆在 地面上做受迫振动,其共振曲线(振幅A与驱动力频率f的关系)如图所示,则
• A.实际的自由振动必然是阻尼振动
• B.在外力作用下的振动是受迫振动
• C.阻尼振动的振幅越来越小
• D.受迫振动稳定后的频率与自身物理条件无关
• 解析:实际的自由振动中,由于阻力不可避免,故是阻尼 振动,A正确;只有在周期性外力(驱动力)的作用下物体 所做的振动才是受迫振动,B错误;阻尼振动振幅越来越 小,C正确;受迫振动稳定后的频率等于驱动力的频率, D正确。
• (1)简谐运动是一种理想化的模型,物体运动过程中的一切 阻力都不考虑。
• (2)阻尼振动考虑阻力的影响,是更实际的一种运动。
• (3)受迫振动是物体做阻尼振动时受到周期性驱动力作用下 的振动。
• 2.简谐运动、阻尼振动与受迫振动的比较
振动类型 比较项目
产生条件 频率 振幅
简谐运动
不受阻力作用 固有频率 不变
• 『想一想』
• 某工厂的一个车间里,机器一开动,整个车间就灰尘四起 ,即对工人的健康有害,也影响产品的质量,为此厂里请 来了一个建筑工程师,他到车间看后,叫人在车间里建了 几根水泥立柱,问题就解决了。请你解释其中的奥秘。
• 答案:建几根水泥立柱,改变了车间的固有频率,使之不 再与机器的振动频率接近,避免车间产生共振现象。
• 『选一选』
• (陕西西北大学附中2016年高二下学期期中)如图所示,五
个摆悬挂于同一根绷紧的水平绳上,先让A摆动起来(摆角
不超过5°),下列结论正确的是
B
•( )
• A.E摆发生振动,其余摆均不动
• B.所有的摆以相同的频率振动
• C.所有的摆以相同的摆角振动
• D.以上说法均不正确
• 解析:B、C、D、E球做受迫振动,其频率均与A球的频率 相同,E的摆角最大,选项B正确。
课内探究
探究一 比较简谐运动、阻尼振动与受迫振动
• 生活中会见到阵风吹过树枝,使树枝 左右摇摆,一会儿树枝就会停下来, 而荡秋千的小朋友在一旁大人的不断 推动下不停地摆动。
• (1)树枝的运动是什么运动? • (2)秋千的摆动是什么运动? • 提示:(1)阻尼振动 (2)受迫振动
• 1.认识三种振动
簧振子的振幅达到最大,则把手的转速应为__1_2_0___r/min

• 解题指导:匀速转动摇把后,振子做受迫振动,驱动力的 周期等于把手转动的周期。根据受迫振动特征f受迫=f驱, 有T受迫=T驱。为使振子的振幅达到最大,只要T驱=T固即 可解。析:受迫振动的特点:f 受迫=f 驱,f 受迫与固有频率无关,
素养提升
共振的利用与防止
• (1)利用:由共振的条件知,要利用共振,就应尽量使驱动 力的频率与物体的固有频率一致。
• (2)防止:由共振曲线可知,在需要防止共振危害时,要尽 量使驱动力的频率和固有频率不相等,而且相差越大越好 。

(多选)把一个筛子用四根弹簧支起来,筛子上一
个电动偏心轮,它每转一周,给筛子一个驱动力,这样就

(多选)一单摆在空气中振动,振幅逐渐减小,
下列说法正确的是( AD )
• A.单摆的机械能逐渐转化为其他形式的能

• B.单摆后一时刻的动能一定小于前一时刻的动能
• C.单摆振幅减小,频率也随着减小
• D.单摆振幅虽然减小,但其频率不变
• 解题指导:理解阻尼振动要从两个方面入手:一是从振动 能量上来讲,由于阻力做功,振动物体的机械能逐渐减小 ,振幅逐渐变小,但由于振动中动能与势能相互转化,不 能说下一时刻的动能(或势能)变小;二是从振动周期、频 率上看,周期与频率由振动系统本身决定,阻尼振动中周 期、频率不变。
相关文档
最新文档