【金版教程】2015年高中物理 11-5 外力作用下的振动课件 新人教版选修3-4
合集下载
高中物理 11.5 外力作用下的振动课件1 新人教版选修34
A. s B
B. s C.2 s
D.4 s
1
1
2
4
解析(jiě xī) 受迫振动的周期等于驱动力的周期，故60T＝ 1 s＝
第二十八页，共34页。
240 4
1234
3.(阻尼振动(zǔ nízhèn dònɡ)中的能量)如图8所示是一个水 平弹簧振子做阻尼振动(zǔ nízhèn dònɡ)的振动图象，曲线 上A、B两点连线与横轴平行，下列说法正确的是( )
＝25∶4，B错误.
g
同时(tóngshí)可T4知2Ⅱπg2lⅡ≈ ≈1 m，C正确.
当摆长相等时，重力加速度越大，频率越大，月球表面
重力加速度小于地球表面重力加速度，故D错误.故正确
答案为C.
答案 C
第三十四页，共34页。
第十三页，共34页。
三、共振(gòngzhèn)
(2)防止：由共振曲线可知，在需要防止共振危害时，要尽 量使驱动力的频率与系统的固有频率不相等(xiāngděng)，而 且相差越大越好.如：部队过桥应便步走，火车过桥要减速 等.
第十四页，共34页。
三、共振(gòngzhèn)
4.固有(gùyǒu)振动、受迫振动和共振的比较
第十一章 机械振动
第一页，共34页。
11.5 外力作用(wài lì zuò yònɡ)
学习目标 下的振动
(mùbiāo)定位
1.知道什么是阻尼振动和无阻尼振动，并能从能量的观点 给予说明. 2.知道受迫振动的概念.知道受迫振动的频率等于(děngyú) 驱动力的频率，而跟振动物体的固有频率无关. 3.理解共振的概念，知道常见的共振的应用和危害.
第二页，共34页。
学习(xuéxí)探究区
高中物理 11.5 外力作用下的振动课件 新人教版选修34
D.4 s
答案:B
解析:弹簧振子做受迫振动时,其振动周期等于驱动力的周期,就等于曲
60
1
s=
240 4
轴转动的周期,故 T=
s。
第二十六页，共29页。
4.把一个筛子用四根弹簧支起来,筛子上装一个电动偏心轮,它每转一
周,给筛子一个驱动力,这就做成了一个共振筛(如图所示)。不开电动机
让这个筛子自由振动时,完成 20 次全振动用 15 s;在某电压下,电动偏心
量,如机械摆钟。
第十三页，共29页。
二、受迫振动
活动与探究 2
1.有的同学认为“阻尼振动就是受迫振动,稳定振动就是自由振动”,
对不对?与同学讨论后说出自己的看法。
答案:阻尼振动是在阻力作用下的振动,受迫振动是在周期性驱动
力作用下的振动,所以两者不是一回事。自由振动是振动系统在固有周
期下的振动,是自由的,不受外力驱动的;而稳定振动是指振动特征相对
l
v
12.6
m/s=40
0.315
列车车厢将会发生共振,而列车所受冲击力的周期 T= ⇒ v=
m/s,即火车的危险速率为 40 m/s,选项 A 正确。列车过桥时减速的目的
是为了防止桥梁发生共振(使冲击力的频率远离桥梁振动的固有频率),
而不是防止列车发生共振,选项 B 错。列车运行的振动频率由钢轨长
期不变,所以选项 B 正确。
第二十五页，共29页。
3.如图所示,曲轴上悬挂一弹簧振子,转动摇把,曲轴可以带动弹簧振子
上下振动。开始时不转动摇把,让振子上下自由振动,测得振动频率为 2
Hz,然后匀速转动摇把,转速为 240 r/min,当振子振动稳定后,它的振动周
期为(
【名师一号】2015年高中物理 第十一章 机械振动 第五节 外力作用下的振动课件 新人教版选修3-4
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所示，振幅越 来越小，最后停止振动． 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，于是可以把它当作简谐运动来处理．
三、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，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．
解析 受迫振动的周期都应等于驱动力的周期(A摆的周 期)．A、E两摆为双线摆，其等效摆长相等，LA＝LE，A摆振 动后迫使水平绳振动，水平绳再迫使其他摆振动，由于E摆的 固有周期与驱动力A摆的周期相同，所以E摆的振幅最大，B、 C、D三个摆的固有周期偏离驱动力A摆的周期各不相同，所 以它们振动的振幅各不相同．
从共振曲线可知：单摆发生共振时，振幅Am＝8 cm.设单 摆的最大偏角为θ，摆球所能达到的最大高度为h，由机械能 守恒定律得
1 2 mv ＝mgh， 2 m 又h＝l(1－cosθ)， A2 m 当θ很小时1－cosθ＝2sin ≈ 2 . 2 2l
2θ
Am 解得vm≈ l gl＝0.25 m/s. 摆球在最大位移处加速度最大，有
答案 AC
三、综合、创新与拓展
【例3】
如图为一单摆的共振曲线，该单摆的摆长约为
多少？共振时单摆的振幅多大？共振时摆球的最大速度和最大 加速度各为多少？(g取10m/s2)
【解析】 1 Hz，因为f＝ 2π
从共振曲线可知，单摆的固有频率f＝0.5 g g l ，所以l＝4π2f2，代入数据解得l≈1 m.
高中物理 11-5 外力作用下的振动课件 新人教版选修3-4
7
第十一章 第5节
金版教程 ·人教版物理 ·选修3-4
4．共振： (1)条件：驱动力频率等于系统的 固有频率 。 (2)特征：做受迫振动的物体发生共振时，其振幅 最大 。 (3)共振曲线：如图所示。
完整版ppt
8
第十一章 第5节
金版教程 ·人教版物理 ·选修3-4
(4)生活中的共振和减振： ①应用：在应用共振时，应使驱动力频率接近或等于振动系 统的 固有频率 ，如转速计、 共振筛 。 ②防止：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，如部队过桥时用便步。
完整版ppt
14
第十一章 第5节
金版教程 ·人教版物理 ·选修3-4
③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。
完整版ppt
Байду номын сангаас
15
第十一章 第5节
金版教程 ·人教版物理 ·选修3-4
2. 受迫振动 (1)驱动力：如果存在阻尼作用，振动系统最终会停止振动。 为了使系统持续振动下去，对振动系统施加的周期性变化的外 力，叫做驱动力。 (2)受迫振动：①系统在驱动力作用下的振动，叫做受迫振 动。
完整版ppt
16
第十一章 第5节
金版教程 ·人教版物理 ·选修3-4
②物体的振动如按照能量是否损耗来分，可分为阻尼振动 (减幅振动)和无阻尼振动(等幅振动)；如按照振动的成因来分可 分为自由振动和受迫振动。实际生活中持续振动的例子都是受迫 振动。
完整版ppt
17
第十一章 第5节
金版教程 ·人教版物理 ·选修3-4
完整版ppt
9
第十一章 第5节
金版教程 ·人教版物理 ·选修3-4
高中物理 11.5 外力作用下的振动课件 新人教版选修3-4
精选ppt
【解题指导】
精选ppt
【标准解答】从共振曲线可知，单摆的固有频率f=0.5 Hz．
因为 f1
2
gl，所以 代l 入4数g2据f2解, 得l≈1
m．从共振曲
线可知：单摆发生共振时，振幅Amax=8 cm.
设单摆的最大偏角为θ，摆球所能达到的最大高度为h，由机
械能守恒定律得
1 2
mvmax2=mgh又h=l(1-cosθ)
() A．列车的危险速率为40 m/s B．列车过桥需要减速，是为了防止列车发生共振现象 C．列车运行的振动频率和列车的固有频率总是相等的 D．增加钢轨的长度有利于列车高速运行
精选ppt
【解题指导】(1)火车轮每过一根钢轨就会振动一次，所 以通过一根钢轨的时间就是火车实际振动的周期； (2)“列车固有振动周期为0.315 s”表示火车的实际周期必 须与之不相等.
精选ppt
(1)当驱动力的频率与固有频率相差越大时，振动的 振幅就越小；当驱动力的频率与固有频率相等时，振幅最大； (2)从受迫振动的振幅与频率的关系图象中可以得到振动的固 有频率，在计算中可以利用这一条件．
精选ppt
【典例3】如图所示为一单摆的共振曲线，该单摆的摆长约为 多少?共振时单摆的振幅多大?共振时摆球的最大速度和最大 加速度各为多少?(g取10 m/s2)
精选ppt
【标准解答】选A、B、D．对于受迫振动，当驱动力的频率与 固有频率相等时将发生共振现象，所以列车的危险速率v= L
T
=40 m/s，A正确．为了防止共振现象发生，列，v变大，D正确．
T
精选ppt
三、共振的进一步分析
1.从受力角度来看 振动物体所受驱动力的方向跟它的运动方向相同时，驱动力 对它起加速作用，使它的振幅增大，驱动力的频率跟物体的 固有频率越接近，使物体振幅增大的力的作用次数就越多， 当驱动力频率等于物体的固有频率时，它的每一次作用都使 物体的振幅增加，从而使振幅达到最大．
【解题指导】
精选ppt
【标准解答】从共振曲线可知，单摆的固有频率f=0.5 Hz．
因为 f1
2
gl，所以 代l 入4数g2据f2解, 得l≈1
m．从共振曲
线可知：单摆发生共振时，振幅Amax=8 cm.
设单摆的最大偏角为θ，摆球所能达到的最大高度为h，由机
械能守恒定律得
1 2
mvmax2=mgh又h=l(1-cosθ)
() A．列车的危险速率为40 m/s B．列车过桥需要减速，是为了防止列车发生共振现象 C．列车运行的振动频率和列车的固有频率总是相等的 D．增加钢轨的长度有利于列车高速运行
精选ppt
【解题指导】(1)火车轮每过一根钢轨就会振动一次，所 以通过一根钢轨的时间就是火车实际振动的周期； (2)“列车固有振动周期为0.315 s”表示火车的实际周期必 须与之不相等.
精选ppt
(1)当驱动力的频率与固有频率相差越大时，振动的 振幅就越小；当驱动力的频率与固有频率相等时，振幅最大； (2)从受迫振动的振幅与频率的关系图象中可以得到振动的固 有频率，在计算中可以利用这一条件．
精选ppt
【典例3】如图所示为一单摆的共振曲线，该单摆的摆长约为 多少?共振时单摆的振幅多大?共振时摆球的最大速度和最大 加速度各为多少?(g取10 m/s2)
精选ppt
【标准解答】选A、B、D．对于受迫振动，当驱动力的频率与 固有频率相等时将发生共振现象，所以列车的危险速率v= L
T
=40 m/s，A正确．为了防止共振现象发生，列，v变大，D正确．
T
精选ppt
三、共振的进一步分析
1.从受力角度来看 振动物体所受驱动力的方向跟它的运动方向相同时，驱动力 对它起加速作用，使它的振幅增大，驱动力的频率跟物体的 固有频率越接近，使物体振幅增大的力的作用次数就越多， 当驱动力频率等于物体的固有频率时，它的每一次作用都使 物体的振幅增加，从而使振幅达到最大．
高中物理 11.5外力作用下的振动同课异构课件 新人教版选修3-4
共鸣箱（在乐器上用的比较多）
声音的共振现象 叫共鸣.
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。
军队过桥便步走，火车过桥慢行
1940年，美国的全长860米的塔柯姆大桥 在建成后的4个月就因风共振而倒塌
• 在需要利用共振时, 应使驱动力的频率接近
动起来，可以发现（ A ）
A、各摆摆动的周期均与b摆相同 B、a 摆摆动周期最短 C、c摆摆动周期最长 D、c摆振幅最大
2、 A 、B两个弹簧振子, A固有频率为f, B固有频率为4f,
若它们均在频率为3f 的驱动力作用下做受迫振动, 则 ( B )
A、 振子A的振幅较大, 振动频率为f B、 振子B的振幅较大, 振动频率为3f C、 振子A的振幅较大, 振动频率为3f
D、 振子B的振幅较大, 振动频率为4f
或等于振动物体的固有频率.
• 在需要防止共振时, 应使驱动力的频率与振动
物体的固有频率不同, 而且相差越大越好.
1、军队或火车过桥时要便步走或放慢速度 2、机器运转时为了防止共振要调节转速 3、在振动物体底座加防振垫
课堂练习
1、如图所示演示装置，一根张紧的水平绳上
挂着四个单摆，让b摆摆动，其余各摆也摆
人教版选修3-4
第十一章 机械振动
第五节 外力作用下的振动
一、阻尼振动
1、定义：系统受到阻尼，消耗机械能， 所以振幅逐渐减小的振动
2、图像：
二、受迫振动
1、定义：物体在外界驱动力作用下的振动
2、受迫振动的频率
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、受迫振动的振幅
1）f驱 = f固时, 振幅最大; f驱与f固相差越大，受迫振动的振幅越小.
高中物理 11.5外力作用下的振动课件 新人教版选修3-4
10
课堂训练
1. 如图所示，是用来测量各种发动机转速的转速计 原理图。在同一铁支架NM上焊有固有频率依次 为80Hz、60Hz、40Hz、20Hz的四个钢片a、b 、c、d。将M端与正在转动的电动36机00接触，发现b 钢片振幅最大，则电动机转速为60_H_z_______r/min ，a、b、c、d此时振动频率为___________。
驱动力的频率与系统的固有频率相差越 少，振幅越大，相差越多，振幅越小。
ks5u精品课件
5
共振的防止和应用
1、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。
2、应用： 使驱动力的频率接近或等于振动物体
的固有频率。
ks5u精品课件
6
生活中的共振现象
美国有一农场农妇，习惯于用吹笛的方式 招呼丈夫回家吃饭，可当她有一次吹笛时， 居然发现树上的毛毛虫纷纷坠地而死，惊讶 之余，她到自己的果园吹了几个小时，一下 子将果树上的毛毛虫收拾的一干二净，究其 原因，还是笛子发出的声音引起毛毛虫内脏 发生剧烈共振而死亡。
11.5 物体在外力作 用下的振动
ks5u精品课件
1
复习
简谐运动中动能和势能在发 生相互转化，但机械能的总量 保持不变，即机械能守恒。
振动的能量与振幅有关，振幅 越大，振动的能量越大
ks5u精品课件
2
一、阻尼振动
1、演示 2、阻尼振动：振幅逐渐减小的振动 3、阻尼振动的图像：
4、振动系统受到的阻尼越大，振幅减 小得越快，阻尼过大时，系统将不能 发生振动。
3、系统做受迫振动时，振动稳定后的频率等于 驱动力的频率，跟系统的固有频率无关
4、驱动力的频率等于振动系统的固有频率时， 受迫振动的振幅增大，这种现象叫做共振。
11.5 外力作用下的振动课件 新人教版选修3-4课件
f1＝0.2 Hz，f2＝0.5 Hz
1 1 根据周期公式可得 f＝ ＝ T 2π g l
当两摆分别在月球上和地球上做受迫振动且摆长相等时， g越大，f越大，所以g2>g1，由于月球上的重力加速度比地 球上的小，所以图线 Ⅰ 表示月球上单摆的共振曲线，选
项A正确．
若两次受迫振动是在地球上同一地点进行，则 g 相同，两 1 1 次摆长之比 l1∶l2＝ 2∶ 2＝25∶4，所以选项 B 正确． f1 f2
方向相同时，驱动力对它起加速作用，使它的振幅增大， 驱动力的频率跟物体的固有频率越接近，使物体振幅增大 的力的作用次数就越多，当驱动力的频率等于物体的固有 频率时，它的每一次作用都使物体的振幅增加，从而振幅 达到最大．
分类例析 课堂对点演练
共振现象的应用
(1)特点：在应用共振时，应使驱动力频率接近或等于振 动系统的固有频率．
振幅 逐渐减小，最终会停下来．这种_____ 机械能 ，因而_____ 振幅 _______ 逐渐减小的振动叫阻尼振动．
分类例析 课堂对点演练
二、受迫振动 周期性 的外力． 驱动力：作用于振动系统的_______ 驱动力 作用ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的振动． 受迫振动：振动系统在_______ 做功 ，补偿系统能量损失． 驱动力作用：通过对系统_____ 受迫振动的频率：做受迫振动的系统稳定后，其振动 驱动力 频率决定，与系统的_________ 固有频率 无关 频率由_______ (即 f迫 ＝ f 驱 )．
固有周期和固有频率 内部 相互作用力下 (1)自由振动(固有振动)：振动系统只在_____ (外力为零)的振动． 固有频率 ， (2)固有频率和固有周期：自由振动的频率称为_________ 固有周期 ． 其周期称为_________
高中物理第十一章5外力作用下的振动课件新人教版选修3_4
• 学生分组探究一 阻尼振动和自由振动的比 较
• 第1步探究——分层设问，破解疑难 • 1．阻尼振动的振幅在减小的过程中，频率是 否随着减小？ • 【提示】 阻尼振动的振动频率保持不变．
• 2．若物体所做的振动是等幅振动，此物体一 定是无阻尼振动吗？
• 【提示】 不一定．区分阻尼与无阻尼的条 件是分析振子受不受阻力，而不是看振幅，若受 阻力作用同时也有外力给系统做功补充能量时， 也能保证振动物体做等幅振动．
【解析】 列车在钢轨上运行时，受到钢轨对它的冲击 力作用而做受迫振动，当列车固有频率等于钢轨对它的 冲击力频率时，列车振幅最大，最危险，则由 T＝Lv得危 险速率 v＝LT＝40 m/s，故 A 正确，C 错误；
• 列车过桥做减速运动，是为了使驱动力频率 远小于桥的固有频率，防止桥梁发生共振，而不 是列车发生共振，B错误；增加钢轨长度，可以 使列车振动频率远离列车固有频率，有利于列车 高速运行，故D正确．
探
究
·
课
重
时
难
作
疑
业
点
[先填空]
• 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，振动受到阻了尼_____， 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．
• 第2步结论——自我总结，素能培养 • 1．三种常见的振动 • (1)自由振动(又称固有振动)：回复力是系统内部的相互作用 力．
• (2)阻尼振动：物体做阻尼振动时，振子受阻力作用，振幅不断 减小，但振动的频率仍由自身结构特点决定，并不会随振幅的减小 而变化．
高中物理 11.5 外力作用下的振动课件 新人教版选修34
预课对、习堂点对导讲练学共义习振的理解
理梳巩解理固·深识应化记用·探点反究拨馈
1.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.
2.发生共振的条件
图2
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2所示)
第5讲 外力作用下的振动
4
预课对习堂点导讲练学义习
理梳巩解理固·深识应化记用·探点反究拨馈
2.阻尼振动 当振动系统受到阻力的作用时，我们说振动受到了 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.这种振幅逐渐减小的振动，叫做阻尼振动.
第5讲 外力作用下的振动
5
预课对习堂点导讲练学义习
部队过桥应便步走.
说明：共振是物体做受迫振动时的一种特殊现象.
第5讲 外力作用下的振动
17
例预课对3习堂点导讲练如学义习图3所示，在一根张紧的水平绳上悬挂理梳巩五解理固个·深识应摆化记用，·探点反其究拨馈中
A、E的摆长为l，B的摆长为0.5l，C的摆长为1.5l，D的摆长
为2l，先使A振动起来，其他各摆随后也振动起来，则摆球振
第5讲 外力作用下的振动
7
预课对习堂点导讲练学义习
理梳巩解理固·深识应化记用·探点反究拨馈
三、共振
1.受迫振动的频率：不管系统的固有频率如何，它做受迫振 动的频率总等于周期性 驱动力的频率，与系统的__固__有__频__率__
无关. 2.共振：驱动力频率f 等于系统的固有频率f0时，受迫振动的 振幅 最大，这种现象叫做共振.
11
预课对习堂点导讲练学义习
理梳巩解理固·深识应化记用·探点反究拨馈
理梳巩解理固·深识应化记用·探点反究拨馈
1.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.
2.发生共振的条件
图2
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2所示)
第5讲 外力作用下的振动
4
预课对习堂点导讲练学义习
理梳巩解理固·深识应化记用·探点反究拨馈
2.阻尼振动 当振动系统受到阻力的作用时，我们说振动受到了 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.这种振幅逐渐减小的振动，叫做阻尼振动.
第5讲 外力作用下的振动
5
预课对习堂点导讲练学义习
部队过桥应便步走.
说明：共振是物体做受迫振动时的一种特殊现象.
第5讲 外力作用下的振动
17
例预课对3习堂点导讲练如学义习图3所示，在一根张紧的水平绳上悬挂理梳巩五解理固个·深识应摆化记用，·探点反其究拨馈中
A、E的摆长为l，B的摆长为0.5l，C的摆长为1.5l，D的摆长
为2l，先使A振动起来，其他各摆随后也振动起来，则摆球振
第5讲 外力作用下的振动
7
预课对习堂点导讲练学义习
理梳巩解理固·深识应化记用·探点反究拨馈
三、共振
1.受迫振动的频率：不管系统的固有频率如何，它做受迫振 动的频率总等于周期性 驱动力的频率，与系统的__固__有__频__率__
无关. 2.共振：驱动力频率f 等于系统的固有频率f0时，受迫振动的 振幅 最大，这种现象叫做共振.
11
预课对习堂点导讲练学义习
理梳巩解理固·深识应化记用·探点反究拨馈
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
• 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。( × )
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。( × )
新版人教版 11.5 外力作用下的振动(共17张PPT)学习PPT
B、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
5s，则由凸起施与车的驱动力——冲击力的频率等于固有频率，车达到共振状态，颠簸最剧烈。
A. 振子A的振幅较大, 振动频率为f 固有频率：固有振动的频率f0
2、受迫振动：物体在外界驱动力作用下的振动
5s，汽车在一条起伏不平的路上行驶，路上各凸起处大约都相隔8m，汽车以多大速度行驶时，车身上下颠簸得最剧烈？
1、驱动力：维持受迫振动的周期性外力 物在体同的 一振铁动支周架期NM与上频焊率有由固振有动频物率体依本次身为性8质0H决z、定6的0，Hz与、振40幅H无z、关2。0Hz的四个钢片a、b、c、d。
物3、体振的动振系动统周受期到与的频阻率尼由越振大动，物振体幅本减身小性得质越决快定，的阻，尼与过振大幅时无，关系。统将不能发生振动。 将4、M实端际与的正自在由转振动动的一电定动是机阻接尼触振，动发现b钢片振幅最大，则电动机转速为_______r/min，a、b、c、d此时振动频率为_________。 1将、M阻端尼与振正动在：转振动幅的逐电渐动减机小接的触振，动发现b钢片振幅最大，则电动机转速为_______r/min，a、b、c、d此时振动频率为_________。 A、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 振4、子实A际的的振自幅由较振大动, 振一动定频是率阻为尼f振动
思考：物体做受迫振动时，振动稳定后的频率 2f驱、=受f固迫时振，动振：幅物有体最在大外值界驱动力作用下的振动
5使s驱，动则力由的凸频起率施与物车体的的驱固动有力频—率—不冲同击，力而的且频相率差等越于大固越有好频。率，车达到共振状态，颠簸最剧烈。 汽在车同的 一车铁身支是架装NM在上弹焊簧有上固的有，频如率果依这次个为系8统0H的z、固6有0周Hz期、是401H. z、20Hz的四个钢片a、b、c、d。
频率f0不同，而且相差越大越好
5s，则由凸起施与车的驱动力——冲击力的频率等于固有频率，车达到共振状态，颠簸最剧烈。
A. 振子A的振幅较大, 振动频率为f 固有频率：固有振动的频率f0
2、受迫振动：物体在外界驱动力作用下的振动
5s，汽车在一条起伏不平的路上行驶，路上各凸起处大约都相隔8m，汽车以多大速度行驶时，车身上下颠簸得最剧烈？
1、驱动力：维持受迫振动的周期性外力 物在体同的 一振铁动支周架期NM与上频焊率有由固振有动频物率体依本次身为性8质0H决z、定6的0，Hz与、振40幅H无z、关2。0Hz的四个钢片a、b、c、d。
物3、体振的动振系动统周受期到与的频阻率尼由越振大动，物振体幅本减身小性得质越决快定，的阻，尼与过振大幅时无，关系。统将不能发生振动。 将4、M实端际与的正自在由转振动动的一电定动是机阻接尼触振，动发现b钢片振幅最大，则电动机转速为_______r/min，a、b、c、d此时振动频率为_________。 1将、M阻端尼与振正动在：转振动幅的逐电渐动减机小接的触振，动发现b钢片振幅最大，则电动机转速为_______r/min，a、b、c、d此时振动频率为_________。 A、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 振4、子实A际的的振自幅由较振大动, 振一动定频是率阻为尼f振动
思考：物体做受迫振动时，振动稳定后的频率 2f驱、=受f固迫时振，动振：幅物有体最在大外值界驱动力作用下的振动
5使s驱，动则力由的凸频起率施与物车体的的驱固动有力频—率—不冲同击，力而的且频相率差等越于大固越有好频。率，车达到共振状态，颠簸最剧烈。 汽在车同的 一车铁身支是架装NM在上弹焊簧有上固的有，频如率果依这次个为系8统0H的z、固6有0周Hz期、是401H. z、20Hz的四个钢片a、b、c、d。
高中物理 第11章 第5节外力作用下的振动课件 新人教版选修34
第二十五页，共40页。
A．摆球A时刻的动能等于B时刻的动能 B．摆球A时刻的势能等于B时刻的势能 C．摆球A时刻的机械能等于B时刻的机械能 D．摆球A时刻的机械能大于B时刻的机械能 解析：本题考查对阻尼振动的综合认识和从图象中提取 (tíqǔ)信息的能力。单摆做阻尼振动，因此其机械能不断减小， 选项D正确，C错误；由图又看出A、B两时刻单摆的位移相 同，即在同一位置，故势能相同，选项B正确；因机械能越来 越小，所以动能B处比A处小，选项A错误。 答案：BD
第二十八页，共40页。
受迫振动(shòu pòzhèn dònɡ) 共振
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。
第二十九页，共40页。
第十二页，共40页。
共振(gòngzhèn)
1．条件 驱动力频率(pín等lǜ于)_(d_ě_n_g_y_ú_)__系统的固有频率(pínlǜ)。 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(pínlǜ)接近或等 于振动系统固的有_频__率_____________。 ②实例：转速计、__共__振_筛___。
第十九页，共40页。
3．共振曲线 如图所示。
共振曲线直观地反映(fǎnyìng)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。
第二十页，共40页。
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 (néngliàng)不断增加，直到增加的能量(néngliàng)等于克服阻 力消耗的能量(néngliàng)时，振幅达到最大值。
A．摆球A时刻的动能等于B时刻的动能 B．摆球A时刻的势能等于B时刻的势能 C．摆球A时刻的机械能等于B时刻的机械能 D．摆球A时刻的机械能大于B时刻的机械能 解析：本题考查对阻尼振动的综合认识和从图象中提取 (tíqǔ)信息的能力。单摆做阻尼振动，因此其机械能不断减小， 选项D正确，C错误；由图又看出A、B两时刻单摆的位移相 同，即在同一位置，故势能相同，选项B正确；因机械能越来 越小，所以动能B处比A处小，选项A错误。 答案：BD
第二十八页，共40页。
受迫振动(shòu pòzhèn dònɡ) 共振
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。
第二十九页，共40页。
第十二页，共40页。
共振(gòngzhèn)
1．条件 驱动力频率(pín等lǜ于)_(d_ě_n_g_y_ú_)__系统的固有频率(pínlǜ)。 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(pínlǜ)接近或等 于振动系统固的有_频__率_____________。 ②实例：转速计、__共__振_筛___。
第十九页，共40页。
3．共振曲线 如图所示。
共振曲线直观地反映(fǎnyìng)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。
第二十页，共40页。
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 (néngliàng)不断增加，直到增加的能量(néngliàng)等于克服阻 力消耗的能量(néngliàng)时，振幅达到最大值。
- 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)。
答案：A
第十一章
第5
金版教程 · 人教版物理 · 选修3-4
1．物体做受迫振动时，振动频率由什么来决定？ 提示：振动频率等于驱动力的频率。 2．如何计算驱动力的频率？ 提示：驱动力的频率等于把手转动的频率。
第十一章
第5
金版教程 · 人教版物理 · 选修3-4
例2
关于阻尼振动，以下说法中正确的是(
第十一章
第5
金版教程 · 人教版物理 · 选修3-4
课堂合作探究
第十一章
第5
金版教程 · 人教版物理 · 选修3-4
要点一
对阻尼振动、受迫振动的理解
1.阻尼振动(减幅振动) (1)定义： 振动物体克服摩擦和其他阻力做功， 自己的能量逐 渐减小，振幅也随着变小。振幅逐渐减小的振动叫阻尼振动。
第十一章
第十一章
第5
金版教程 · 人教版物理 · 选修3-4
二、受迫振动与共振 1．驱动力：作用于振动系统的 周期性 的外力。 2．受迫振动：振动系统在 驱动力 作用下的振动。 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，与系统的 固有频率 无关。
第十一章
条件：驱动力频率等于系统的 固有频率 。
(2)特征：做受迫振动的物体发生共振时，其振幅 最大 。 (3)共振曲线：如图所示。
第十一章
第5
金版教程 · 人教版物理 · 选修3-4
(4)生活中的共振和减振： ①应用：在应用共振时，应使驱动力频率接近或等于振动系 统的 固有频率 ，如转速计、 共振筛 。 ②防止：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，如部队过桥时用便步。
金版教程 · 人教版物理 · 选修3-4
第十一章
机械振动
第十一章
第5
金版教程 · 人教版物理 · 选修3-4
第5节
外力作用下的振动
第十一章
第5
金版教程 · 人教版物理 · 选修3-4
[学习目标] 振动等概念。
1.了解固有振动、固有频率、阻尼振动、受迫
2．了解驱动力，知道受迫振动的频率由驱动力的频率决定。 3．了解共振的概念，知道发生共振的条件。 4．了解共振的防止和应用。
)
A．机械能不断减小 B．动能不断减小 C．振幅不断减小 D．一定不是简谐运动
金版教程 · 人教版物理 · 选修3-4
2．受迫振动的频率等于系统的固有频率吗？ 提示：不等于。受迫振动的频率等于驱动力的频率，与固有 频率无关。 3．做受迫振动的物体一定会发生共振吗？ 提示：不一定。物体做受迫振动时，当驱动力的频率等于固 有频率时，才会发生共振，即发生共振的物体一定做受迫振动， 做受迫振动的物体不一定发生共振。
第十一章
第5
金版教程 · 人教版物理 · 选修3-4
1．阻尼振动的频率随振幅的减小而不断减小吗？ 提示：否。物体做阻尼振动时，振幅减小，频率保持不变。 2．阻尼振动一定是受迫振动吗？ 提示：阻尼振动是在阻力作用下的振动，而受迫振动是在周 期性驱动力作用下的振动，两者不是一回事。
第十一章
第5
金版教程 · 人教版物理 · 选修3-4
第5
金版教程 · 人教版物理 · 选修3-4
(2)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物体做阻尼振动时，振幅虽不断减小，但振动的频率仍由 自身结构特点所决定，并不会随振幅的减小而变化。用力敲锣， 由于锣受到空气的阻尼作用，振幅越来越小，锣声减弱，但音调 不变。
第十一章
第5
金版教程 · 人教版物理 · 选修3-4
②物体的振动如按照能量是否损耗来分，可分为阻尼振动 (减幅振动)和无阻尼振动(等幅振动)；如按照振动的成因来分可 分为自由振动和受迫振动。 实际生活中持续振动的例子都是受迫 振动。
第十一章
第5
金版教程 · 人教版物理 · 选修3-4
③受迫振动的频率(周期) 做受迫振动的物体，其振动频率由驱动力频率决定，即其振 动频率总等于驱动力的频率，驱动力频率改变，物体做受迫振动 的频率就改变，与系统的固有频率无关。
第十一章
第5
金版教程 · 人教版物理 · 选修3-4
[知识定位]
重点：1.受迫振动的频率与驱动力的频率的关
系。2.共振的概念及共振的条件。 难点：1.固有频率、受迫振动的频率、驱动力的频率间的关 系。2.共振、共振的产生条件及对共振曲线的理解。
第十一章
第5
金版教程 · 人教版物理 · 选修3-4
第十一章
第5
金版教程 · 人教版物理 · 选修3-4
1．实际的弹簧振子的运动是阻尼振动吗？ 提示：实际的弹簧振子在运动中除受弹力外，还受摩擦力等 阻力的作用，振幅逐渐减小，因此振子做的是阻尼振动。当阻尼 很小时，在不太长时间内看不出振幅有明显的减小，于是就可以 把它当做简谐运动来处理。
第十一章
第5
第十一章
第5
金版教程 · 人教版物理 · 选修3-4
③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。
第十一章
第5
金版教程 · 人教版物理 · 选修3-4
2. 受迫振动 (1)驱动力：如果存在阻尼作用，振动系统最终会停止振动。 为了使系统持续振动下去，对振动系统施加的周期性变化的外 力，叫做驱动力。 (2)受迫振动：①系统在驱动力作用下的振动，叫做受迫振 动。
例1 如图所示的装置，弹簧振子的固有频率是 4 Hz。现匀速转 动把手，给弹簧振子以周期性的驱动力，测得弹簧振子振动达到 稳定时的频率为 1 Hz，则把手转动的频率为( A．1 Hz B．3 Hz C．4 Hz D．5 Hz )
第十一章
第5
金版教程 · 人教版物理 · 选修3-4
解析：转动把手后，弹簧振子开始做受迫振动，受迫振动是 按照外界驱动力的频率振动的，既然振子稳定后的振动频率为 1 Hz，则把手转动的频率即为 1 Hz。
课前自主学习
第十一章
第5
金版教程 · 人教版物理 · 选修3-4
一、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
叫做固有振动，固有振动的频率叫做 固有频率 。 2．阻尼振动：振幅 逐渐减小的振动为阻尼振动，当阻尼很 小时，在不太长的时间内看不出 —— 振幅 有明显的减小，于是 可以把它当做 简谐运动 来处理。