最新高中物理人教版选修3-4优秀课件第十一章第5节 外力作用下的振动(课件 选修3-4)(课件 选修3-4)
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高中物理人教版(选修3-4)第十一章机械振动第5节 外力作用下的振动+课件(共19张PPT)
13、He who seize the right moment, is the right man.谁把握机遇，谁就心想事成。2021/7/262021/7/262021/7/262021/7/267/26/2021
14、谁要是自己还没有发展培养和教育好，他就不能发展培养和教育别人。2021年7月26日星期一2021/7/262021/7/262021/7/26
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。
1940年，美国的全长860米的塔柯姆大桥在建 成后的4个月就因横风引发“蛇形共振”而倒塌
课堂小结
巩固练习
1. 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，
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。
提出问题
四、共振
5.共振的应用实例 （1）共鸣：声音的共振现象叫共鸣。如：音叉的共鸣，
乐器的共鸣箱，声音碎酒杯。
声音怎么会 将酒杯震碎?
提出问题
四、共振
5.共振的应用实例 （2）微波炉加热原理：
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。
第十一章 机械振动
第5节 外力作用下的振动
学习目标
1.知道阻尼振动产生的原因，知道其能量变化的特点。 2.知道物体固有频率、驱动力频率的概念，知道什么 是受迫振动，知道物体做受迫振动的特点。 3.知道共振现象，掌握发生共振的条件。 4.知道常见的共振的应用和危害，能解释生产生活中 的有关现象。
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.
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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
高二物理人教版选修3-4课件：第十一章 5 外力作用下的振动
动，测得振动频率为 2 Hz，然后匀速转动摇把，转速为 图7
240 r/min，当振子振动稳定后，它的振动周期为( )
1 A.2 s
1 B.4 s
C.2 s
D.4 s
1 2 3 4
解析 受迫振动的周期等于驱动力的周期， 60 1 故 T＝240 s＝4 s.
答案 B
1 2 3 4
3.(阻尼振动中的能量)如图8所示是一个水平弹
(
)
图6
A.此单摆的固有周期约为0.5 s B.此单摆的摆长约为1 m 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 由共振条件知单摆固有频率为 f＝0.5 Hz，则其固有周 1 期为 T＝ f ＝2 s，选项 A 错； 2 gT l 由单摆周期公式 T＝2π g， 可求得单摆摆长为 l＝4π2≈1 m，
三、共振
问题设计
你知道部队过桥时为什么要便步走吗？ 答案 防止共振现象发生.
要点提炼
1.共振的条件 驱动力的频率与系统的 2.共振曲线 固有频率 相等，即f驱＝ f固 .
如图3所示，共振曲线的横坐标为驱动力
的频率，纵坐标为受迫振动系统的振幅.
当驱动力的频率与系统的固有频率相等 时，受迫振动的振幅最大.
一、对阻尼振动的理解 例1 一单摆做阻尼振动，则在振动过程中( A.振幅越来越小，周期也越来越小 B.振幅越来越小，周期不变 C.在振动过程中，通过某一位置时，机械能始终不变 D.在振动过程中，机械能不守恒 )
解析
因单摆做阻尼振动，所以振幅越来越小，机械能
越来越小，振动周期不变.
答案 BD
二、对受迫振动的理解 例2 如图4所示，把两个弹簧振子悬挂在同一支架上，已 知甲弹簧振子的固有频率为9 Hz，乙弹簧振子的固有频率 为72 Hz，当支架在受到竖直方向且频率为9 Hz的驱动力作 用做受迫振动时，则两个弹簧振子的振动情况是( )
《外力作用下的振动》人教版高三物理选修3-4PPT课件
共振
1940年，美国全长860米的塔柯姆大桥因大风而塌毁
共振
桥 梁 的 共 振 现 象
共振
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
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
共振
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. 洗衣机把衣服脱水完毕切断电源后，电动机由于惯性还要转一
简谐运动的两种模型
（1）弹簧振子: T 2 m
k
弹簧振子简谐运动的周期和频率只由振动系统本身的因素决定，与振幅无关.
（2）单摆： T 2 l
g
单摆做简谐运动的周期跟摆长的平方根成正比，跟重力加速度的平方根成 反比，跟振幅、摆球的质量无关。
简谐运动的两种模型
【归纳总结】两种模型的共同点：
1、只受振动系统。
杆的目的主要是( D )
A．加大飞机的惯性 B．使机体更加平衡 C．使机翼更加牢固 D．改变机翼的固有频率
典型例题
【典例2】A､B两个弹簧振子,A的固有频率为f,B的固有频率为 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的振动幅度较大,振动频率为f B.振子B的振动幅度较大,振动频率为3f C.振子A的振动幅度较大,振动频率为3f D.振子B的振动幅度较大,振动频率为4f
受迫振动的快慢（频率周期）跟什么有关呢?
受迫振动
实验研究
受迫振动
结论1： 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。
思考：物体做受迫振动的振幅是否与物体的固有频率也无关呢? 结论2： 驱动力的频率等于振动物体的固有频率时，振幅最大； 驱动力的频率跟固有频率相差越大，振幅越小。
高中物理人教版选修3-4课件：11.5 外力作用下的振动
HISHISHULI
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D典例透析
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三、如何理解共振曲线 如图所示的共振曲线直观地反映了物体做受迫振动的振幅与驱 动力频率的关系:当驱动力的频率f偏离固有频率f固较大时,受迫振 动的振幅较小;当驱动力的频率f等于固有频率f固时,受迫振动的振 幅最大。
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3.受迫振动 系统在驱动力作用下的振动叫作受迫振动。受迫振动稳定时,系 统振动的频率等于周期性驱动力的频率,与系统的固有频率无关。 4.共振 条件是驱动力的频率等于物体的固有频率。此时受迫振动的振 幅最大。
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Z 知识梳理 Z重难聚焦
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5.共振曲线 如图所示,共振曲线的横坐标为驱动力的频率,纵坐标为受迫振 动物体的振幅。
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。
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共振曲线可以这样理解:物体做受迫振动的频率等于驱动力的频 率,与物体的固有频率无关。但是,物体的固有频率在振动过程中 也起着很大的作用,如果驱动力的频率与物体的固有频率相差较大, 虽说物体仍不得不按驱动力的频率做受迫振动,但是物体本身按固 有频率振动的力量仍“顽强”地与驱动力进行着“抵抗”,结果导致物 体实际振动的振幅很小;如果两者差距越小,这种作用就越弱。当 驱动力的频率恰好等于物体的固有频率时,两种力量不仅没有互相 削弱,反而“配合默契”,使物体振动的振幅大大提高,出现共振现象。 也可以从能量积累的观点解释共振现象的原因,当物体的固有频率 和驱动力频率相同时,使得驱动力若与物体按固有频率的振动同步 时,驱动力时时刻刻都对物体做正功,从而使物体能量达到最大的 稳定状态,形成共振。
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三、如何理解共振曲线 如图所示的共振曲线直观地反映了物体做受迫振动的振幅与驱 动力频率的关系:当驱动力的频率f偏离固有频率f固较大时,受迫振 动的振幅较小;当驱动力的频率f等于固有频率f固时,受迫振动的振 幅最大。
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3.受迫振动 系统在驱动力作用下的振动叫作受迫振动。受迫振动稳定时,系 统振动的频率等于周期性驱动力的频率,与系统的固有频率无关。 4.共振 条件是驱动力的频率等于物体的固有频率。此时受迫振动的振 幅最大。
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5.共振曲线 如图所示,共振曲线的横坐标为驱动力的频率,纵坐标为受迫振 动物体的振幅。
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。
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共振曲线可以这样理解:物体做受迫振动的频率等于驱动力的频 率,与物体的固有频率无关。但是,物体的固有频率在振动过程中 也起着很大的作用,如果驱动力的频率与物体的固有频率相差较大, 虽说物体仍不得不按驱动力的频率做受迫振动,但是物体本身按固 有频率振动的力量仍“顽强”地与驱动力进行着“抵抗”,结果导致物 体实际振动的振幅很小;如果两者差距越小,这种作用就越弱。当 驱动力的频率恰好等于物体的固有频率时,两种力量不仅没有互相 削弱,反而“配合默契”,使物体振动的振幅大大提高,出现共振现象。 也可以从能量积累的观点解释共振现象的原因,当物体的固有频率 和驱动力频率相同时,使得驱动力若与物体按固有频率的振动同步 时,驱动力时时刻刻都对物体做正功,从而使物体能量达到最大的 稳定状态,形成共振。
高中物理 11-5 外力作用下的振动课件 新人教版选修3-4
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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。
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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。
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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。
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Байду номын сангаас
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第十一章 第5节
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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。
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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。
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第十一章 第5节
金版教程 ·人教版物理 ·选修3-4
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9
第十一章 第5节
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物理选修3-4人教新课标11.5外力作用下的振动精品课件.
_无__关___． 三、共振
6．共振的条件是_驱__动__力__的___频__率__等__于__系__统___的__固__有__频__率__， 产生共振时，物体的振幅__最___大_______．
24
[题后反思] 受迫振动的频率等于驱动力的频率；驱动力 的频率与物体固有频率越接近，振幅越大，相等时最大．这些 知识是处理共振、受迫振动的基础，处理实际问题时要分清类 型，区分固有频率、受迫振动频率和驱动力频率是关键．
25
学以致用 2 铺设铁轨时，每两根钢轨接缝处都必须留有一定的间隙， 匀速运行的列车经过轨端接缝处时，车轮就会受到一次冲 击．由于每一根钢轨长度相等，所以这个冲击力是周期性的， 列车受到周期性的冲击做受迫振动．普通钢轨长为 12.6 m，列 车固有振动周期为 0.315 s．下列说法正确的是( ) 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
12
特别提醒 受迫振动中，若周期性的驱动力给系统补充的能量与系统 因阻尼振动消耗的能量相等，物体做等幅振动，但此振动不是 简谐运动．
13
共振及其条件的理解 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． 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．
7
4．阻尼振动和无阻尼振动的比较
振动类型 比较项目
阻尼振动
无阻尼振 动
产生条件
受到阻力作用
不受阻力 作用
8
如果没有能量补 振幅 充，物体的振幅会
越来越小
振幅不变
振动图象
6．共振的条件是_驱__动__力__的___频__率__等__于__系__统___的__固__有__频__率__， 产生共振时，物体的振幅__最___大_______．
24
[题后反思] 受迫振动的频率等于驱动力的频率；驱动力 的频率与物体固有频率越接近，振幅越大，相等时最大．这些 知识是处理共振、受迫振动的基础，处理实际问题时要分清类 型，区分固有频率、受迫振动频率和驱动力频率是关键．
25
学以致用 2 铺设铁轨时，每两根钢轨接缝处都必须留有一定的间隙， 匀速运行的列车经过轨端接缝处时，车轮就会受到一次冲 击．由于每一根钢轨长度相等，所以这个冲击力是周期性的， 列车受到周期性的冲击做受迫振动．普通钢轨长为 12.6 m，列 车固有振动周期为 0.315 s．下列说法正确的是( ) 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
12
特别提醒 受迫振动中，若周期性的驱动力给系统补充的能量与系统 因阻尼振动消耗的能量相等，物体做等幅振动，但此振动不是 简谐运动．
13
共振及其条件的理解 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． 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．
7
4．阻尼振动和无阻尼振动的比较
振动类型 比较项目
阻尼振动
无阻尼振 动
产生条件
受到阻力作用
不受阻力 作用
8
如果没有能量补 振幅 充，物体的振幅会
越来越小
振幅不变
振动图象
最新人教版高中物理选修3精品课件 第11章 第5节外力作用下的振动课件 新人教版选修3-4
2019/8/5
26
【方法总结】 受迫振动的周期和频率总等于驱 动力的周期和频率，但驱动力的频率越接近物体 的固有频率，振动的振幅越大，相等时振幅最 大．在处理实际问题时要分清振动的类别，注意 区分固有频率、受迫振动的频率和驱动力的频 率．
2019/8/5
27
变式训练2 (2011年江苏泰州联考)如图11－5－5
2019/8/5
13
解析：选BD.因单摆做阻尼振动，根据阻尼振动的 定义可知，其振幅越来越小．而单摆振动过程中 的周期是其固有周期，是由本身条件决定的，是 不变的，故A项错误，B项正确；又因单摆在阻尼 振动过程中，振幅逐渐减小，振动的能量也在减 少，即机械能在减少，所以C项错，D项对．
2019/8/5
所示为受迫振动的演示装置，当单摆A振动起来
后，通过水平悬绳迫使单摆B、C振动，则下列说
法正确的是( )
A．只有A、C摆振动周期相等
B．A摆的振幅比B摆小
C．C摆的振幅比B摆大
图11－5－5
D．A、B、C三摆的振动周期相等
2019/8/5
28
解析：选CD.当单摆A振动起来后，单摆B、C做 受迫振动，做受迫振动的物体的周期(或频率)等 于驱动力的周期(或频率)，选项A错误而D正确； 当物体的固有频率等于驱动力的频率时，发生共 振现象，选项C正确而B错误．
有关，所以选项B对；振子在A时刻的动能大于B
时刻的动能，选项A错．
2019/8/5
20
【答案】 BD 【题后反思】 只有正确理解阻尼振动，才能 解答本题．做阻尼振动的物体，由于克服阻力 做功，所以机械能会逐渐减少，但在机械能减 少的过程中，动能和势能还会交替变化．
2019/8/5
物理选修3-4课件：11-5外力作用下的振动
【思维点悟】受迫振动的物体是在驱动力作用下的振
动，因此振动的频率 ( 周期 ) 是驱动力的频率 ( 周期 ) ，要与
自由振动的固有频率(周期)作出区别。
知识点3
共振
(1)共振
受迫振动的物体其振动周期 (或频率)取决于驱动力的 周期，并且当驱动力的周期(或频率)与物体的固有周期(或 频率 ) 相等时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振。 (2)共振的条件
【答案】B、D
【解析】因单摆做阻尼振动，根据阻尼振动的定义可
知，其振幅越来越小。而单摆振动过程中的周期是其固有
周期，是由本身条件决定的，是不变的，故 A 项错误， B 项正确；又因单摆做阻尼振动过程中，振幅逐渐减小，振 动的能量也在减少，即机械能在减少，所以 C 项错误， D 项正确。选B、D。
【思维点悟】阻尼振动的特点是：振幅不断减小，机
有周期不变。这样两个周期差别就发生了变化，因而m的
振幅也发生了变化，选项 C错误；单摆振动的能量不仅与 振幅有关，还跟振动系统的质量有关。
如果 M的质量比 m 的大得多，从 M 向 m 传递的能量有
可能使 m 的振幅大于 M的振幅，选项 D 正确。综上所述，
正确答案是A、B、D项。 【思维点悟】在分析解答有关共振问题时，要抓住产 生共振的条件分析：驱动力的频率接近或等于固有频率时 产生共振，此时振动的振幅最大，还要注意从受力角度和
固有频率
④当洗衣机振动最剧烈时，波轮的运转频率恰好等于 洗衣机的固有频率 A．① C．①④ B．③ D．②④
解析：洗衣机切断电源，波轮转动逐渐慢下来，在某
一小段时间内洗衣机发生了强烈的振动，说明了此时波轮
的频率与洗衣机固有频率相同，发生了共振。此后波轮转 速减慢，则 f驱 <f固 ，所以共振现象消失，洗衣机的振动随 之减弱。 答案：C
人教版高中物理选修3-4 第11章 第5节外力作用下的振动 名师公开课省级获奖课件(34张)
新课标导学
物
理
选修3-4 ·人教版
第十一章
机械振动
第五节 外力作用下的振动
第十一章 机械振动
学习目标
※ ※
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
物 理 选 修
3-4 ·
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第十一章 机械振动
知识导图
物 理 选 修
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1
(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。( × )
物 理 选 修
)
(6)共振只有害处没有好处。( × )
3-4 ·
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第十一章 机械振动
『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 导学号 34734105 ( 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
3-4 ·
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第十一章 机械振动
知识点 3 共振 1．条件 等于 系统的固有频率。 驱动力频率______
2．特征
振幅 最大。 共振时受迫振动的______
物 理 选 修
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第十一章 机械振动
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 。 __________ 共振筛 。 ②实例：转速计、________ (2)共振的防止 固有频率 相差越大越 ①采用方法：在防止共振时，驱动力频率与系统的 __________ 好。
物
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第十一章
机械振动
第五节 外力作用下的振动
第十一章 机械振动
学习目标
※ ※
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
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第十一章 机械振动
知识导图
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1
(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。( × )
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)
(6)共振只有害处没有好处。( × )
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第十一章 机械振动
『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 导学号 34734105 ( 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
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第十一章 机械振动
知识点 3 共振 1．条件 等于 系统的固有频率。 驱动力频率______
2．特征
振幅 最大。 共振时受迫振动的______
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第十一章 机械振动
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 。 __________ 共振筛 。 ②实例：转速计、________ (2)共振的防止 固有频率 相差越大越 ①采用方法：在防止共振时，驱动力频率与系统的 __________ 好。
高二物理人教版选修3-4课件：11.5 外力作用下的振动
频率f：单位时间内完成全振动的次数 初相φ：用角度描述振子的初始位置
章末整合提升
3
机 械 运 动
简
正弦曲线：纵坐标表示位移，横坐标表示时间 物理意义：描述振子的位移随时间变化的规律
谐 简谐运动 振 的图象 从图象可获得的信息：振幅、周期、位移等
动
章末整合提升
4
弹簧振子：合力为回复力
机 械 回复力来源：重力的切向分力 两个 重要 单摆 模型 做简谐运动的条件：摆角很小 周期公式：T＝2π
章末整合提升
16
例2
某质点做简谐运动，从平衡位置开始计时，经0.2 s第
一次到达M点，如图3所示.再经过0.1 s第二次到达M点，求
它再经多长时间第三次到达M点？
图3
章末整合提升
17
解析
第一种情况，质点由O点沿x轴正向经过t1＝0.2 s直接
到达M，再经过t2＝0.1 s由C回到M.由对称性可知，质点由M
章末整合提升
19
三、单摆周期公式的应用 1.单摆的周期公式T＝2π 度的方法. 及振幅无关.
l .该公式提供了一种测定重力加速 g
2.注意：(1)单摆的周期T只与摆长l及g有关，而与摆球的质量
章末整合提升
20
(2)l 为等效摆长，表示从悬点到摆球球心的距离，要区分摆 长和摆线长.摆球在光滑圆周上小角度振动和双线摆也属于单 摆，“l”实际为摆球球心到摆动所在圆弧的圆心的距离. (3)g为当地的重力加速度或“等效重力加速度”.
章末整合提升
13
在最低点重力势能最小，动能为零，所以弹性势能最 大，D正确. 答案 D
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14
二、简谐运动的周期性和对称性
1.周期性
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3
机 械 运 动
简
正弦曲线：纵坐标表示位移，横坐标表示时间 物理意义：描述振子的位移随时间变化的规律
谐 简谐运动 振 的图象 从图象可获得的信息：振幅、周期、位移等
动
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4
弹簧振子：合力为回复力
机 械 回复力来源：重力的切向分力 两个 重要 单摆 模型 做简谐运动的条件：摆角很小 周期公式：T＝2π
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16
例2
某质点做简谐运动，从平衡位置开始计时，经0.2 s第
一次到达M点，如图3所示.再经过0.1 s第二次到达M点，求
它再经多长时间第三次到达M点？
图3
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17
解析
第一种情况，质点由O点沿x轴正向经过t1＝0.2 s直接
到达M，再经过t2＝0.1 s由C回到M.由对称性可知，质点由M
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19
三、单摆周期公式的应用 1.单摆的周期公式T＝2π 度的方法. 及振幅无关.
l .该公式提供了一种测定重力加速 g
2.注意：(1)单摆的周期T只与摆长l及g有关，而与摆球的质量
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20
(2)l 为等效摆长，表示从悬点到摆球球心的距离，要区分摆 长和摆线长.摆球在光滑圆周上小角度振动和双线摆也属于单 摆，“l”实际为摆球球心到摆动所在圆弧的圆心的距离. (3)g为当地的重力加速度或“等效重力加速度”.
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13
在最低点重力势能最小，动能为零，所以弹性势能最 大，D正确. 答案 D
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二、简谐运动的周期性和对称性
1.周期性
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三、共振的防止和应用 人教版选修3-4 11.5 外力作用下的振动（共17张PPT）【PPT优秀课件】-精美版
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
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人教版选修3-4 11.5 外力作用下的振动（共17张PPT）【PPT 优秀课 件】-精 美版
古希腊的学者阿基米德曾豪情万丈地宣 称：给我一个支点，我能撬动地球。而现代 的美国发明家特士拉更是“牛气”，他说： 用一件共振器，我就能把地球一裂为二。
练
习
3. 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
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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。
练
习
2.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，其余各摆也摆动起来，
可以发现（ ）A
三、共振的防止和应用 人教版选修3-4 11.5 外力作用下的振动（共17张PPT）【PPT优秀课件】-精美版
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
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古希腊的学者阿基米德曾豪情万丈地宣 称：给我一个支点，我能撬动地球。而现代 的美国发明家特士拉更是“牛气”，他说： 用一件共振器，我就能把地球一裂为二。
练
习
3. 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
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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。
练
习
2.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，其余各摆也摆动起来，
可以发现（ ）A
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外力作用下的振动
问题的提出：
问题一：唐朝的时候，洛阳的 一座寺院里出了一件怪事。寺院 的房间里有一口铜铸的磬(qing， 古代打击乐器，用玉或石制成） 古代的磬 ，没人敲它，常常自己"嗡嗡"地 响起来，这里是什么原因呢？ 问题二：登山队员在登山过程中为什么 不能大声说话？ 问题三：各国都规定大队人马过桥，要 便步通过，为什么？
本节研究的问题： 1.何为受迫振动?受迫振动的频度由什么决定? 2.何为共振?产生共振的条件是什么? 复习回顾： 1.简谐振动的能量 2.振动的能量与振幅有关吗? 振动的能量与振幅有关，振幅越大，振动的能量越大 3.实际问题会是简谐振动吗? 思考:何为阻尼振动?
3
一、阻尼振动 1、阻尼振动：振幅逐渐减小的振动 2、阻尼振动的图像
古代的磬
原来，这口磬和饭堂的一口大钟，它们 的固有频率正好相同。每当小和尚敲响大钟 时，大钟的振动使得周围的空气也随着振动 起来，声波的频率等于大钟的固有频率，当 声波传到老和尚房内的磬上时，由于磬的固 有频率跟声波频率相同，使磬产生共振。发 出了"嗡嗡"的响声。这就是发生振动的共振 现。
为什么登山队员在登山过程中不能大声说话？
3、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。 4、实际的自由振动一定是阻尼振动
思考:怎样才能使做阻尼振动的物体持续不断地周期性振 动下去? 一.受迫振动 1.概念:在实际振动中，为了不因阻尼的存在而使振动停 止，我们通常给系统加一个周期性的外力，来补偿系统 的能量损失，使系统持续的振动下去. 这种周期性的外力叫驱动力. 物体在外界驱动力作用下的振动叫受迫振动 思考:受迫振动的频率与什么有关?
3. 把一个筛子用四根弹簧支起来, 筛子上固定 一个电动偏心轮, 它每转一周, 给筛子一个驱动力, 这样就做成了一个共振筛. 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
大速度行驶时，车身上下颠簸得最剧烈？
16 m/s 3
1.图为某物体做受迫 振动时的共振曲线, 从图 可知该物体振动的固有频 率为 Hz, 在驱动力的 频率由 150Hz增加到 250Hz的过程中, 物体振 动的振幅变化情况是 . 200Hz,先增大后减小
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
在我国西北一带，山头终年积雪。每当春 暖花开，山上冰雪融化，雪层会离开原来的地 方滑动。往往一次偶然的大吼声，厚厚的雪层 就会因为共振而崩塌下来，因此规定攀登雪山 的勘察队员，登山队员不能大声说话。
为什么各国都规定大队人马过桥，要便步通过。
１８世纪中叶，法国昂热市一座１０２米长的大桥上有 一队士兵经过。当他们在指挥官的口令下迈着整齐的步 伐过桥时，桥梁突然断裂，造成２２６名官兵和行人丧 生。究其原因是共振造成的。因为大队士兵迈正步走的 频率正好与大桥的固有频率一致，使桥的振动加强，当 它的振幅达到最大以至超过桥梁的抗压力时，桥就断了。 类似的事件还发生在俄国和美国等地。 鉴于成队士兵正步走过桥时容易造 成桥的共振，所以后来各国都规定 大队人马过桥，要便步通过。
2.物体做受迫振动时, 振动稳定后的频率等于 外力驱动力的频率，跟物体的固有频率没有 关系.
思考:虽然物体做受迫振动的频率跟物体的固有频率无关, 但物体的固有频率对物体的受迫振动有否影响?
演示实验:P.19图11.5-3 二.共振------特殊的受迫振动 1.定义:驱动力的频率接近物体的固有频率时，受迫振动的 振幅最大，这种现象叫做共振. 2.产生共振的条件:
f固 f 驱
受迫振动的振幅 A 与驱动力的 f’ 振动物体的固有 频率之间的关系有关，它们之间的这种关系可用 图象来表示：这个图象叫共振曲线 3.共振曲线:
声音的共振现象叫共鸣.
声音的共振现象
声音怎么会 将酒杯震碎?
唐朝的时候，洛阳的一座寺院里 出了一件怪事。寺院的房间里有一 口铜铸的磬，没人敲它，常常自己" 嗡嗡"地响起来，这里是什么原因呢 ？
5.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
6.汽车的车身是装在弹簧上的，如果这个系
统的固有周期是1.5s，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
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。
4.共振的应用与防止 请学动物 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 小结: 课堂练习:
C. 增加筛子质量 D. 减少筛子质量
4.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机接触，发现b钢 片振幅最大，则电动机转速为_______r/min ， a、 3600 b、c、d此时振动频率为_________ 60Hz 。
问题的提出：
问题一：唐朝的时候，洛阳的 一座寺院里出了一件怪事。寺院 的房间里有一口铜铸的磬(qing， 古代打击乐器，用玉或石制成） 古代的磬 ，没人敲它，常常自己"嗡嗡"地 响起来，这里是什么原因呢？ 问题二：登山队员在登山过程中为什么 不能大声说话？ 问题三：各国都规定大队人马过桥，要 便步通过，为什么？
本节研究的问题： 1.何为受迫振动?受迫振动的频度由什么决定? 2.何为共振?产生共振的条件是什么? 复习回顾： 1.简谐振动的能量 2.振动的能量与振幅有关吗? 振动的能量与振幅有关，振幅越大，振动的能量越大 3.实际问题会是简谐振动吗? 思考:何为阻尼振动?
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一、阻尼振动 1、阻尼振动：振幅逐渐减小的振动 2、阻尼振动的图像
古代的磬
原来，这口磬和饭堂的一口大钟，它们 的固有频率正好相同。每当小和尚敲响大钟 时，大钟的振动使得周围的空气也随着振动 起来，声波的频率等于大钟的固有频率，当 声波传到老和尚房内的磬上时，由于磬的固 有频率跟声波频率相同，使磬产生共振。发 出了"嗡嗡"的响声。这就是发生振动的共振 现。
为什么登山队员在登山过程中不能大声说话？
3、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。 4、实际的自由振动一定是阻尼振动
思考:怎样才能使做阻尼振动的物体持续不断地周期性振 动下去? 一.受迫振动 1.概念:在实际振动中，为了不因阻尼的存在而使振动停 止，我们通常给系统加一个周期性的外力，来补偿系统 的能量损失，使系统持续的振动下去. 这种周期性的外力叫驱动力. 物体在外界驱动力作用下的振动叫受迫振动 思考:受迫振动的频率与什么有关?
3. 把一个筛子用四根弹簧支起来, 筛子上固定 一个电动偏心轮, 它每转一周, 给筛子一个驱动力, 这样就做成了一个共振筛. 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
大速度行驶时，车身上下颠簸得最剧烈？
16 m/s 3
1.图为某物体做受迫 振动时的共振曲线, 从图 可知该物体振动的固有频 率为 Hz, 在驱动力的 频率由 150Hz增加到 250Hz的过程中, 物体振 动的振幅变化情况是 . 200Hz,先增大后减小
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
在我国西北一带，山头终年积雪。每当春 暖花开，山上冰雪融化，雪层会离开原来的地 方滑动。往往一次偶然的大吼声，厚厚的雪层 就会因为共振而崩塌下来，因此规定攀登雪山 的勘察队员，登山队员不能大声说话。
为什么各国都规定大队人马过桥，要便步通过。
１８世纪中叶，法国昂热市一座１０２米长的大桥上有 一队士兵经过。当他们在指挥官的口令下迈着整齐的步 伐过桥时，桥梁突然断裂，造成２２６名官兵和行人丧 生。究其原因是共振造成的。因为大队士兵迈正步走的 频率正好与大桥的固有频率一致，使桥的振动加强，当 它的振幅达到最大以至超过桥梁的抗压力时，桥就断了。 类似的事件还发生在俄国和美国等地。 鉴于成队士兵正步走过桥时容易造 成桥的共振，所以后来各国都规定 大队人马过桥，要便步通过。
2.物体做受迫振动时, 振动稳定后的频率等于 外力驱动力的频率，跟物体的固有频率没有 关系.
思考:虽然物体做受迫振动的频率跟物体的固有频率无关, 但物体的固有频率对物体的受迫振动有否影响?
演示实验:P.19图11.5-3 二.共振------特殊的受迫振动 1.定义:驱动力的频率接近物体的固有频率时，受迫振动的 振幅最大，这种现象叫做共振. 2.产生共振的条件:
f固 f 驱
受迫振动的振幅 A 与驱动力的 f’ 振动物体的固有 频率之间的关系有关，它们之间的这种关系可用 图象来表示：这个图象叫共振曲线 3.共振曲线:
声音的共振现象叫共鸣.
声音的共振现象
声音怎么会 将酒杯震碎?
唐朝的时候，洛阳的一座寺院里 出了一件怪事。寺院的房间里有一 口铜铸的磬，没人敲它，常常自己" 嗡嗡"地响起来，这里是什么原因呢 ？
5.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
6.汽车的车身是装在弹簧上的，如果这个系
统的固有周期是1.5s，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
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。
4.共振的应用与防止 请学动物 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 小结: 课堂练习:
C. 增加筛子质量 D. 减少筛子质量
4.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机接触，发现b钢 片振幅最大，则电动机转速为_______r/min ， a、 3600 b、c、d此时振动频率为_________ 60Hz 。