受迫振动共振课件-高二上学期物理粤教版(2019)选择性必修第一册
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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，受迫振动的振幅达到最大。
作者编号：43002
新课讲解
二、共振
1.定义：驱动力的频率f等于物体的固有频率f0时，受迫振动的振幅最大， 这种现象叫做共振。
2.共振曲线 横轴：表示驱动力的频率 纵轴：表示受迫振动的振幅
3.受迫振动的规律 f驱= f固时，振幅有最大值； f驱与 f固差别越大时，振幅越小
作者编号：43002
课堂小结
1、阻尼振动：振幅(能量)逐渐减小的振动 2、受迫振动：物体在外界驱动力作用下的振动 物体做受迫振动时，振动稳定后的频率等于 驱动力的频率， 跟物体的固有频率无关。 3、共振:驱动力的频率接近物体的固有频率时，受迫振动的振幅增大的现象。
①利用共振时：应使驱动力的频率f接近或等于振动物体的固有频率f0 ②防止共振时：应使驱动力的频率f与物体的固有频率f0不同，而且相差越大越好
作者编号：4ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ002
新课讲解
三、共振现象的利用和防止
1.共振的利用 应使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率；
微波炉加热：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。
作者编号：43002
新课讲解
一、受迫振动的频率
1.固有频率
在前面的学习里，我们学到了以下两个公式：
（1）弹簧振子周期公式 T 2
m k
（2）单摆的周期公式 T 2 l
g
由此可知：周期或频率与振幅无关，仅由系统自身的性质决定， 我们把这种振动称为固有振动，其振动频率称为固有频率。
作者编号：43002
思考：有什么办法能够持续使物体的振动吗？
作者编号：43002
新课讲解
通过研究阻尼振动和简谐运动，我们发 现物体之所以不能持续的振动下去，主 要是因为在振动过程存在机械能损耗。 所以，用周期性的外力作用于振动系统， 补偿系统机械能的损耗，可以使系统持 续地振动下去。
作者编号：43002
新课讲解 4.受迫振动 （1）驱动力 对振动系统施加的周期性的外力，这种周期性的外力叫作驱动力。 （2）受迫振动 系统在驱动力作用下的振动，叫作受迫振动。 （机器运转时底座发生的振动、扬声器纸盆的振动，都是受迫振动）
作者编号：43002
新课讲解
实验：研究受迫振动的频率
思考：物体做受迫振动时，振动稳定后的频率与什么有关？ 受迫振动物体的频率由什么决定？
如图，架子上面的电动机向下面的两组弹 簧—钩码系统施加周期性的驱动力，使钩 码做受迫振动。 改变电动机的转速可以调整驱动力的频率。
作者编号：43002
新课讲解
（1）接通电源，使钩码 做受迫振动，观察记录驱 动力的频率和钩码振动的 频率。 （2）改变驱动力的频率， 再做记录。
第5节 受迫振动 共振
作者编号：43002
新课导入
思考：物体摆动过程，如果不持续提供动力，物体为什么会慢下来直到停止？ 如何才能保持其初始的振荡高度，又如何让秋千荡得更高？
作者编号：43002
学习目标
1.了解阻尼振动和受迫振动的基本概念，了解受迫振动的频率 2.了解共振现象，学会根据振动图像判断共振 3.了解如何利用和防止共振
新课讲解 2、阻尼振动 （1）定义：振幅随时间逐渐减小的振动称为阻尼振动。 （2）阻尼振动的图像：
（3）阻尼振动的能量：振动系统能量衰减。
作者编号：43002
新课讲解
观察阻尼振动的图像，我们发现阻尼振动周期与振幅无关， 故阻尼振动中周期和频率不变！阻尼振动有一个固有频率。
作者编号：43002
新课讲解
振动类型 产生条件 振动能量
振幅 频率
3.阻尼振动与简谐运动(无阻尼振动)的比较
阻尼振动 受到阻力作用
无阻尼振动(简谐运动) 不受阻力作用
振动能量有损失 如果没有能量补充，振幅越来越小
振动能量保持不变 振幅不变
不变
不变
图像
常见例子
悬挂的电灯被风吹动后开始振动， 振幅越来越小，属于阻尼振动
弹簧振子的振动
作者编号：43002
新课讲解 2. 共振的防止 使驱动力的频率与物体的固有频率不同，而且相差越大越好。
（1）军队过桥便步走,火车过桥慢行 1831年，一队骑兵通过曼彻斯特附 近的一座便桥时，由于马蹄节奏整 齐，桥梁发生共振而断裂。
（2）轮船航行时要看波浪的撞击方向而改变速度和方向 （3）机器运转时为了防止共振要调节转速或者在振动物体底座加防振垫
作者编号：43002
研究受迫振动的频率视频
新课讲解
实验结论： ①物体做受迫振动达到稳定后，物体振动的频率等于驱动力 的频率，与物体的固有频率无关。 ②驱动力的频率与系统的固有频率相差越小，振幅越大，相 差越多，振幅越小。
作者编号：43002
新课讲解 5.受迫振动实例： ①跳板在人走过时发生的振动 ②机器底座在机器运转时发生的振动 ③听到声音时耳膜的振动 ④电磁打点计时器的振针所做的振动
作者编号：43002
3.如图所示，在一根张紧的水平绳上挂有5个单摆，其中b摆球质量最大， 其余4个摆球质量相等，摆长关系为Lc>Lb＝Ld>La>Le，现将b摆垂直纸面 向里拉开一微小角度后释放，经过一段时间后，其余各摆均振动起来并 达到稳定，下列叙述正确的是 ( B )
A．4个单摆的周期Tc>Td>Ta>Te B．4个单摆的频率fa＝fc＝fd＝fe C．4个单摆的振幅Aa＝Ac＝Ad＝Ae D．4个单摆中c摆振幅最大
作者编号：43002
1.（多选)下列说法中错误的是( BC ) A．阻尼振动的振幅不断减小 B．物体做阻尼振动时，随着振幅的减小，频率也不断减小 C．阻尼振动的振幅逐渐减小，所以周期也逐渐减小 D．物体做阻尼振动时，周期不变，机械能减小
作者编号：43002
2.（多选）如图所示,在一根张紧的水平绳上挂几个摆,其中A,E摆长相等； 先让A摆振动起来,其他各摆随后也跟着振动起来,则( AC ) A.其它各摆摆动周期跟A摆相同 B.其它各摆振动振幅大小相同 C.其它各摆振动振幅大小不相同,E摆振幅最大 D.其它各摆振动周期大小不同,D摆周期最大
作者编号：43002
新课讲解
二、共振
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?
观察哪个摆球的振幅最大？
小球共振实验视频
现象：通过观察会发现，固有 频率与D摆相同的A摆、G摆振 幅最大，固有频率与D摆相差 较多的C摆、E摆振幅最小。
作者编号：43002
新课讲解
二、共振
结论： 物体在做受迫振动时，驱动力的频率与物体的固有频率相
作者编号：43002
作者编号：43002
新课讲解
二、共振
1.定义：驱动力的频率f等于物体的固有频率f0时，受迫振动的振幅最大， 这种现象叫做共振。
2.共振曲线 横轴：表示驱动力的频率 纵轴：表示受迫振动的振幅
3.受迫振动的规律 f驱= f固时，振幅有最大值； f驱与 f固差别越大时，振幅越小
作者编号：43002
课堂小结
1、阻尼振动：振幅(能量)逐渐减小的振动 2、受迫振动：物体在外界驱动力作用下的振动 物体做受迫振动时，振动稳定后的频率等于 驱动力的频率， 跟物体的固有频率无关。 3、共振:驱动力的频率接近物体的固有频率时，受迫振动的振幅增大的现象。
①利用共振时：应使驱动力的频率f接近或等于振动物体的固有频率f0 ②防止共振时：应使驱动力的频率f与物体的固有频率f0不同，而且相差越大越好
作者编号：4ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ002
新课讲解
三、共振现象的利用和防止
1.共振的利用 应使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率；
微波炉加热：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。
作者编号：43002
新课讲解
一、受迫振动的频率
1.固有频率
在前面的学习里，我们学到了以下两个公式：
（1）弹簧振子周期公式 T 2
m k
（2）单摆的周期公式 T 2 l
g
由此可知：周期或频率与振幅无关，仅由系统自身的性质决定， 我们把这种振动称为固有振动，其振动频率称为固有频率。
作者编号：43002
思考：有什么办法能够持续使物体的振动吗？
作者编号：43002
新课讲解
通过研究阻尼振动和简谐运动，我们发 现物体之所以不能持续的振动下去，主 要是因为在振动过程存在机械能损耗。 所以，用周期性的外力作用于振动系统， 补偿系统机械能的损耗，可以使系统持 续地振动下去。
作者编号：43002
新课讲解 4.受迫振动 （1）驱动力 对振动系统施加的周期性的外力，这种周期性的外力叫作驱动力。 （2）受迫振动 系统在驱动力作用下的振动，叫作受迫振动。 （机器运转时底座发生的振动、扬声器纸盆的振动，都是受迫振动）
作者编号：43002
新课讲解
实验：研究受迫振动的频率
思考：物体做受迫振动时，振动稳定后的频率与什么有关？ 受迫振动物体的频率由什么决定？
如图，架子上面的电动机向下面的两组弹 簧—钩码系统施加周期性的驱动力，使钩 码做受迫振动。 改变电动机的转速可以调整驱动力的频率。
作者编号：43002
新课讲解
（1）接通电源，使钩码 做受迫振动，观察记录驱 动力的频率和钩码振动的 频率。 （2）改变驱动力的频率， 再做记录。
第5节 受迫振动 共振
作者编号：43002
新课导入
思考：物体摆动过程，如果不持续提供动力，物体为什么会慢下来直到停止？ 如何才能保持其初始的振荡高度，又如何让秋千荡得更高？
作者编号：43002
学习目标
1.了解阻尼振动和受迫振动的基本概念，了解受迫振动的频率 2.了解共振现象，学会根据振动图像判断共振 3.了解如何利用和防止共振
新课讲解 2、阻尼振动 （1）定义：振幅随时间逐渐减小的振动称为阻尼振动。 （2）阻尼振动的图像：
（3）阻尼振动的能量：振动系统能量衰减。
作者编号：43002
新课讲解
观察阻尼振动的图像，我们发现阻尼振动周期与振幅无关， 故阻尼振动中周期和频率不变！阻尼振动有一个固有频率。
作者编号：43002
新课讲解
振动类型 产生条件 振动能量
振幅 频率
3.阻尼振动与简谐运动(无阻尼振动)的比较
阻尼振动 受到阻力作用
无阻尼振动(简谐运动) 不受阻力作用
振动能量有损失 如果没有能量补充，振幅越来越小
振动能量保持不变 振幅不变
不变
不变
图像
常见例子
悬挂的电灯被风吹动后开始振动， 振幅越来越小，属于阻尼振动
弹簧振子的振动
作者编号：43002
新课讲解 2. 共振的防止 使驱动力的频率与物体的固有频率不同，而且相差越大越好。
（1）军队过桥便步走,火车过桥慢行 1831年，一队骑兵通过曼彻斯特附 近的一座便桥时，由于马蹄节奏整 齐，桥梁发生共振而断裂。
（2）轮船航行时要看波浪的撞击方向而改变速度和方向 （3）机器运转时为了防止共振要调节转速或者在振动物体底座加防振垫
作者编号：43002
研究受迫振动的频率视频
新课讲解
实验结论： ①物体做受迫振动达到稳定后，物体振动的频率等于驱动力 的频率，与物体的固有频率无关。 ②驱动力的频率与系统的固有频率相差越小，振幅越大，相 差越多，振幅越小。
作者编号：43002
新课讲解 5.受迫振动实例： ①跳板在人走过时发生的振动 ②机器底座在机器运转时发生的振动 ③听到声音时耳膜的振动 ④电磁打点计时器的振针所做的振动
作者编号：43002
3.如图所示，在一根张紧的水平绳上挂有5个单摆，其中b摆球质量最大， 其余4个摆球质量相等，摆长关系为Lc>Lb＝Ld>La>Le，现将b摆垂直纸面 向里拉开一微小角度后释放，经过一段时间后，其余各摆均振动起来并 达到稳定，下列叙述正确的是 ( B )
A．4个单摆的周期Tc>Td>Ta>Te B．4个单摆的频率fa＝fc＝fd＝fe C．4个单摆的振幅Aa＝Ac＝Ad＝Ae D．4个单摆中c摆振幅最大
作者编号：43002
1.（多选)下列说法中错误的是( BC ) A．阻尼振动的振幅不断减小 B．物体做阻尼振动时，随着振幅的减小，频率也不断减小 C．阻尼振动的振幅逐渐减小，所以周期也逐渐减小 D．物体做阻尼振动时，周期不变，机械能减小
作者编号：43002
2.（多选）如图所示,在一根张紧的水平绳上挂几个摆,其中A,E摆长相等； 先让A摆振动起来,其他各摆随后也跟着振动起来,则( AC ) A.其它各摆摆动周期跟A摆相同 B.其它各摆振动振幅大小相同 C.其它各摆振动振幅大小不相同,E摆振幅最大 D.其它各摆振动周期大小不同,D摆周期最大
作者编号：43002
新课讲解
二、共振
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?
观察哪个摆球的振幅最大？
小球共振实验视频
现象：通过观察会发现，固有 频率与D摆相同的A摆、G摆振 幅最大，固有频率与D摆相差 较多的C摆、E摆振幅最小。
作者编号：43002
新课讲解
二、共振
结论： 物体在做受迫振动时，驱动力的频率与物体的固有频率相
作者编号：43002