《外力作用下的振动》课件5
合集下载
相关主题
- 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、"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、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)。
力的频率，与固有频率无关． 3 .知道什么是共振及产生共振的条件． 4 .通过实例分析，知道共振的防止和应用．
●教学地位 本节从生活中常见的阻尼振动分析入手进而引入受迫振 动的概念，然后通过演示实验说明受迫振动的周期与驱动力 频率的关系，最后通过演示实验证明当 f 驱＝f 固时，物体做受 迫振动的振幅最大，引入共振的概念，本节具有较强的实用 性．
1 .阻尼振动的振幅不断减小，能量不断减少，但阻尼振 动的频率不变，其频率为固有频率，由系统本身决定．
2 .无阻尼振动是一种理想情况，也叫简谐振动．实际中 的振动都会受到阻力的作用，当阻力较小时，可认为是简谐 运动．
(2013·丽水检测)一单摆在空气中振动，振幅逐 渐减小．下列说法正确的是( )
【答案】 AD
1. (2013·信阳检测)若空气阻力不可忽略，单摆在偏角
很小的摆动中，总是减小的物理量为( )
A．振幅
B．位移
C．周期
D．机械能
2. 思考判断 (1)受迫振动的频率等于振动系统的固有频率．(×) (2)驱动力频率越大，振幅越大．(×) (3)生活中应尽量使驱动力的频率接近振动系统的固有 频率．(×)
3 .探究交流 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】 挑水时，由于行走时肩膀的起伏，人通过 扁担对水桶的作用，使水因受到周期性的驱动力而产生受迫 振动，当驱动力频率接近或等于桶里水的固有频率时，水桶 里的水就发生共振，所以水的动荡越来越厉害，直到溅出来．
【解析】 单摆振动过程中，因不断克服空气阻力做功， 使机械能逐渐转化为内能，选项 A 和 D 对；虽然单摆总的机 械能在逐渐减小，但在振动过程中动能和势能仍不断地相互 转化，动能转化为势能时，动能逐渐减小，势能逐渐增大， 而势能转化为动能时，势能逐渐减小，动能逐渐增大，所以 不能断言后一时刻的动能(或势能)一定小于前一时刻的动能 (或势能)，故选项 B、C 不对．
1. 基本知识
受迫振动、共振
(1)受迫振动
①持续振动的获得
实际的振动由于阻尼作用最终要停下来，要维持系统的
持续振动，最简单的办法是使 周期性 的外力作用于振动系
统，外力对系统 做功 ，补偿系统的能量损耗．
②驱动力：作用于振动系统的 周期性 的外力．
③受迫振动：振动系统在 驱动力 作用下的振动．
④受迫振动的频率
做受迫振动的物体振动稳定后，其振动频率等于 驱动力
的频率，与物体的 固有频率 无关．
(2)共振 ①条件：驱动力频率 等于 物体的固有频率． ②特征：在无阻尼受迫振动中，共振时受迫振动的 振幅 最大． ③共振曲线：如图 11－5－2 所示．
图 11－5－2
④共振的应用与防止 a．共振的应用 在应用共振时，使驱动力频率 接近或等于 振动系统 的固有频率． b．共振的防止 在防止共振时，使驱动力的频率与系统的固有频率 相差越大越好 ．
阻尼振动与无阻尼振动的比较 【问题导思】
1. 阻尼振动与无阻尼振动有何区别？ 2. 你能否举例说出日常生活中的阻尼振动和无阻尼 振动？
阻尼振动与无阻尼振动的比较
振动类型 比较项目
阻尼振动
产生条件
受到阻力作用
振幅
越来越小
频率
不变
能量
减少
无阻尼振动
不受阻力作用 不变 不变 不变
振动图象
Leabharlann Baidu
实例
用锤敲锣，锣面的振动 弹簧振子的振动
图 11－5－1
③实际振动的理想化 当 阻尼 很小时，在不太长的时间内看不出振幅明显减 小，于是可以把它当做 简谐运动 来处理．
2. 思考判断 (1)固有频率由系统本身决定．(√) (2)阻尼振动的频率不断减小．(×) (3)阻尼振动的振幅不断减小．(√)
3. 探究交流 前面我们学习过的弹簧振子的运动是属于简谐运动还是 阻尼振动呢？ 【提示】 实际的弹簧振子在运动中除受到弹力之外， 还受到摩擦力等阻力的作用，振幅逐渐减小，即做的是阻尼 振动．如果阻力很小，可以忽略，那么振子的运动就是只在 回复力作用下的运动，是简谐运动．
●新课导入建议 实际的振动系统不可避免受到摩擦阻力和其它因素的影 响，系统的机械能损耗，导致振动最后停下来，这种振动叫 阻尼振动，如果在机械能损耗的同时我们不断地给系统补充 能量，物体运动的振动情形又如何呢？这节课我们共同探究 这一问题．
●教学流程设计
演示结束
课标解读
重点难点
1.知道阻尼振动和阻尼振动能 量的转化情况. 2.知道什么是受迫振动及产生 条件，掌握物体做受迫振动的 特点. 3.知道共振现象，掌握产生共 振的条件，知道常见的共振的 应用和危害.
1.受迫振动概念的建立．( 重点) 2.共振及产生共振的条件． (重点) 3.物体发生共振决定于驱动
力的频率与固有频率的关 系，与驱动力大小无关．( 难点)
固有振动、阻尼振动
1. 基本知识 (1)固有振动 如果振动系统不受 外力 的作用，此时的振动叫做固有振 动，其振动频率称为 固有频率 ．
(2)阻尼振动 ①阻力作用下的振动 当振动系统受到阻力的作用时，振动受到了 阻尼 ，系统 克服 阻尼 的作用要做功，消耗机械能，因而 振幅 减小，最 后停下来． ②阻尼振动 振幅 逐渐减小的振动．振动系统受到的阻尼越大， 振幅减小得越快，阻尼振动的图象如图 11－5－1 所示，振幅 越来越小，最后停止振动．
A．机械能逐渐转化为其他形式的能 B．后一时刻的动能一定小于前一时刻的动能 C．后一时刻的势能一定小于前一时刻的势能 D．后一时刻的机械能一定小于前一时刻的机械能
【审题指导】 在阻尼振动中，振动系统的机械能减小， 即动能和势能之和减小．但在一段较短的时间内，动能和势 能不一定都减小，关键要看动能与势能之间是如何转化的．
5 外力作用下的振动
教师用书独具演示
●课标要求 1 .知道什么是阻尼振动和阻尼振动中能量转化的情况． 2 .知道什么是受迫振动，知道受迫振动的频率跟固有频
率无关，而等于驱动力的频率． 3 .知道共振以及发生共振的条件，知道共振的应用和防
止的实例．
●课标解读 1 .能从能量转化的角度区别阻尼振动和无阻尼振动． 2 .掌握受迫振动的概念，知道受迫振动的频率等于驱动
●教学地位 本节从生活中常见的阻尼振动分析入手进而引入受迫振 动的概念，然后通过演示实验说明受迫振动的周期与驱动力 频率的关系，最后通过演示实验证明当 f 驱＝f 固时，物体做受 迫振动的振幅最大，引入共振的概念，本节具有较强的实用 性．
1 .阻尼振动的振幅不断减小，能量不断减少，但阻尼振 动的频率不变，其频率为固有频率，由系统本身决定．
2 .无阻尼振动是一种理想情况，也叫简谐振动．实际中 的振动都会受到阻力的作用，当阻力较小时，可认为是简谐 运动．
(2013·丽水检测)一单摆在空气中振动，振幅逐 渐减小．下列说法正确的是( )
【答案】 AD
1. (2013·信阳检测)若空气阻力不可忽略，单摆在偏角
很小的摆动中，总是减小的物理量为( )
A．振幅
B．位移
C．周期
D．机械能
2. 思考判断 (1)受迫振动的频率等于振动系统的固有频率．(×) (2)驱动力频率越大，振幅越大．(×) (3)生活中应尽量使驱动力的频率接近振动系统的固有 频率．(×)
3 .探究交流 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】 挑水时，由于行走时肩膀的起伏，人通过 扁担对水桶的作用，使水因受到周期性的驱动力而产生受迫 振动，当驱动力频率接近或等于桶里水的固有频率时，水桶 里的水就发生共振，所以水的动荡越来越厉害，直到溅出来．
【解析】 单摆振动过程中，因不断克服空气阻力做功， 使机械能逐渐转化为内能，选项 A 和 D 对；虽然单摆总的机 械能在逐渐减小，但在振动过程中动能和势能仍不断地相互 转化，动能转化为势能时，动能逐渐减小，势能逐渐增大， 而势能转化为动能时，势能逐渐减小，动能逐渐增大，所以 不能断言后一时刻的动能(或势能)一定小于前一时刻的动能 (或势能)，故选项 B、C 不对．
1. 基本知识
受迫振动、共振
(1)受迫振动
①持续振动的获得
实际的振动由于阻尼作用最终要停下来，要维持系统的
持续振动，最简单的办法是使 周期性 的外力作用于振动系
统，外力对系统 做功 ，补偿系统的能量损耗．
②驱动力：作用于振动系统的 周期性 的外力．
③受迫振动：振动系统在 驱动力 作用下的振动．
④受迫振动的频率
做受迫振动的物体振动稳定后，其振动频率等于 驱动力
的频率，与物体的 固有频率 无关．
(2)共振 ①条件：驱动力频率 等于 物体的固有频率． ②特征：在无阻尼受迫振动中，共振时受迫振动的 振幅 最大． ③共振曲线：如图 11－5－2 所示．
图 11－5－2
④共振的应用与防止 a．共振的应用 在应用共振时，使驱动力频率 接近或等于 振动系统 的固有频率． b．共振的防止 在防止共振时，使驱动力的频率与系统的固有频率 相差越大越好 ．
阻尼振动与无阻尼振动的比较 【问题导思】
1. 阻尼振动与无阻尼振动有何区别？ 2. 你能否举例说出日常生活中的阻尼振动和无阻尼 振动？
阻尼振动与无阻尼振动的比较
振动类型 比较项目
阻尼振动
产生条件
受到阻力作用
振幅
越来越小
频率
不变
能量
减少
无阻尼振动
不受阻力作用 不变 不变 不变
振动图象
Leabharlann Baidu
实例
用锤敲锣，锣面的振动 弹簧振子的振动
图 11－5－1
③实际振动的理想化 当 阻尼 很小时，在不太长的时间内看不出振幅明显减 小，于是可以把它当做 简谐运动 来处理．
2. 思考判断 (1)固有频率由系统本身决定．(√) (2)阻尼振动的频率不断减小．(×) (3)阻尼振动的振幅不断减小．(√)
3. 探究交流 前面我们学习过的弹簧振子的运动是属于简谐运动还是 阻尼振动呢？ 【提示】 实际的弹簧振子在运动中除受到弹力之外， 还受到摩擦力等阻力的作用，振幅逐渐减小，即做的是阻尼 振动．如果阻力很小，可以忽略，那么振子的运动就是只在 回复力作用下的运动，是简谐运动．
●新课导入建议 实际的振动系统不可避免受到摩擦阻力和其它因素的影 响，系统的机械能损耗，导致振动最后停下来，这种振动叫 阻尼振动，如果在机械能损耗的同时我们不断地给系统补充 能量，物体运动的振动情形又如何呢？这节课我们共同探究 这一问题．
●教学流程设计
演示结束
课标解读
重点难点
1.知道阻尼振动和阻尼振动能 量的转化情况. 2.知道什么是受迫振动及产生 条件，掌握物体做受迫振动的 特点. 3.知道共振现象，掌握产生共 振的条件，知道常见的共振的 应用和危害.
1.受迫振动概念的建立．( 重点) 2.共振及产生共振的条件． (重点) 3.物体发生共振决定于驱动
力的频率与固有频率的关 系，与驱动力大小无关．( 难点)
固有振动、阻尼振动
1. 基本知识 (1)固有振动 如果振动系统不受 外力 的作用，此时的振动叫做固有振 动，其振动频率称为 固有频率 ．
(2)阻尼振动 ①阻力作用下的振动 当振动系统受到阻力的作用时，振动受到了 阻尼 ，系统 克服 阻尼 的作用要做功，消耗机械能，因而 振幅 减小，最 后停下来． ②阻尼振动 振幅 逐渐减小的振动．振动系统受到的阻尼越大， 振幅减小得越快，阻尼振动的图象如图 11－5－1 所示，振幅 越来越小，最后停止振动．
A．机械能逐渐转化为其他形式的能 B．后一时刻的动能一定小于前一时刻的动能 C．后一时刻的势能一定小于前一时刻的势能 D．后一时刻的机械能一定小于前一时刻的机械能
【审题指导】 在阻尼振动中，振动系统的机械能减小， 即动能和势能之和减小．但在一段较短的时间内，动能和势 能不一定都减小，关键要看动能与势能之间是如何转化的．
5 外力作用下的振动
教师用书独具演示
●课标要求 1 .知道什么是阻尼振动和阻尼振动中能量转化的情况． 2 .知道什么是受迫振动，知道受迫振动的频率跟固有频
率无关，而等于驱动力的频率． 3 .知道共振以及发生共振的条件，知道共振的应用和防
止的实例．
●课标解读 1 .能从能量转化的角度区别阻尼振动和无阻尼振动． 2 .掌握受迫振动的概念，知道受迫振动的频率等于驱动