【人教版】受迫振动共振ppt课件1
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物理人教版选择性必修第一册 2.6受迫振动 共振 课件(40张)
第二章机械振动第六节受迫振动共振第六节|受迫振动共振核心素养点击知道阻尼振动和阻尼振动能量的转化情况；知道什么是受迫振动及其产生条件，掌握物体做受迫振动物理观念的特点；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通过共振的应用和防止的教学，渗透一分为二的观科学思维点；通过共振产生条件的教学，认识内因和外因的关系科学探究通过分析实际例子，得到什么是受迫振动和共振现象了解共振在实际中的应用和防止，提高理论联系实科学态度与责任际的能力；培养学生联系实际，提高观察和分析能力思维导图新课引入新知初感悟•“洗”是古代盥洗用的脸盆，多用青铜铸成，现代亦有许多仿制的工艺品。
倒些清水在其中，用手掌慢慢摩擦盆耳，盆就会发出嗡嗡声，到一定节奏时还会溅起层层水花。
这是为什么？回忆我们学过的弹簧振子的运动是属于简谐运动还是阻尼运动？通过对弹簧振子的研究，观察到弹簧振子在没有外力干预的情况下做简谐运动，周期和频率与振幅无关，仅仅由系统本身的性质决定，这种振动称为固有振动，振动频率称为固有频率。
•生活中，摇曳的树叶会停下来，摆动的秋千也会停止运动。
•实际的振动与理想化的振动不同，由于振动过程中要克服阻力做功，将一部分机械能转化为其他形式的能量，导致振动的总能量不断减小，即振幅不断减小•这种振幅随时间逐渐减小的振动称为阻尼振动，振动图像如图。
•振动系统能量衰减的方式有两种。
一种是由于振动系统受到摩擦阻力的作用，使振动系统的机械能逐渐转化为内能。
另一种是由于振动系统引起邻近介质中各质点的振动，使能量向四周辐射出去，从而自身机械能减少。
【思考】回忆之前学过的简谐运动，如何理解阻尼振动与简谐运动的关系？可不可以把简谐运动与阻尼运动做一个比较？【小组讨论】回忆简谐运动的内容，结合刚刚学过的阻尼运动知识，分析它们之间的关系。
由于振动系统受到摩擦和其他阻力，即受到阻尼作用，系统的机械能随着时间而减少，因而振幅也逐渐减小。
阻尼越小，振幅减小得越慢。
新教材高中物理第二章机械振动6受迫振动共振pptx课件新人教版选择性必修第一册
2．在飞机的发展史中有一个阶段，飞机上天后不久，飞机的机翼很 快就抖动起来，而且越抖越厉害，后来人们经过了艰苦地探索，利用 在飞机机翼前缘处装置一个配重杆的方法，解决了这一问题．在飞机 机翼前装置配重杆的主要目的是( )
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
答案：D
解析：当驱动力的频率与物体的固有频率相等时，发生共振，振幅最大，因此要 减弱机翼的振动，必须改变机翼的固有频率，D正确．
3．脱水机把衣服脱完水后切断电源，电动机还要转一会儿才能停下 来，在这一过程中，发现脱水机在某一时刻振动得很剧烈，然后又慢 慢振动直至停止运转，其中振动很剧烈的原因是( )
【答案】 BC
思维方法
分析共振问题的方法 (1)在分析解答有关共振问题时，要抓住产生共振的条件：驱动力的 频率等于振动系统的固有频率时，振动的振幅最大． (2)利用与防止共振问题：利用共振时要使物体所受驱动力的频率等 于或接近物体的固有频率；防止共振时，要使驱动力频率远离物体的 固有频率．
针对训练3 (多选)如图所示为单摆在两次受迫振动中的共振曲线，下列说 法正确的是( )
于__驱__动__力__的频率，与物体的_固__有__频_率__无关．
三、共振现象及其应用 1．共振：当驱动力的频率等于_固__有__频_率__时，物体做受迫振动的振幅 达到___最__大___值，这种现象称为共振． 2．条件：驱动力频率___等__于___物体的固有频率． 3.受迫振动振幅与驱动力频率的关系
2．简谐运动、阻尼振动与受迫振动的比较
振动 类型 产生 条件 频率
振幅
简谐运动
不受阻力作用 固有频率 不变
阻尼振动
受阻力作用 固有频率
受迫振动与共振PPT课件
受迫振动与共 振
第十一章 振动
11.3.1 受迫振动的动力学方程
现象：受迫振动是外力使振动系统保持持 续振动的一类振动。
原因：振动过程中始终有外力作用并对系 统做功，是外界与系统有能量交换
动力学分析：
F o
m
x
Fr
x Ft
mdd2t2xFFr Ft
Fkx
第十一章 振动
阻强令 尼迫力0 力2 ：：m kFFrt H 2 cm ostC dd xt H m
华盛顿州的工程师克拉克·艾尔德里奇（Clark Eldridge）提出一个初步计划，桥梁必须通过严格的实验 并使用常规设计，资金则由联邦政府公共工程管理处 （PWA）拨款一千一百万美元。但是来自纽约的工程师 莱昂·莫伊塞夫（Leon Moisseiff）上书联邦政府公共工程 管理处，认为他可以花更少的钱建桥。
1940年11月28日，美国海军水文办公室报告说，大桥残骸位于北纬 47 °16'，西经122 °33'，水深180英尺（55米）处。
第十一章 振动
视频 大桥最终被摧毁的画面被当地照相馆的老板巴 尼·埃利奥特（Barney Elliott）拍摄了下来。1998 年，塔科马海峡大桥的坍塌视频被美国国会图书 馆选定保存在美国国家电影登记处，这段震撼人 心的视频被誉为“在文化、历史和审美学方面有 着重要意义”。这段珍贵的电影胶片目前仍然对 学习工程学、建筑学和物理学的学生起着警示的 作用。
第十一章 振动
塔科马海峡大桥的建造计划最终还是在1937年得以继续， 华盛顿州立法机关制定了华盛顿州的桥梁税并拨款5000 美元研究塔科马市和皮尔斯县对塔科马海峡建桥的需求。
从一开始，资金问题就是最大的问题，拨款并不足 以支付建桥成本。但是大桥的建设却得到了美国军方的 大力支持，大桥的建成将大大方便海军在布雷默顿的造 船厂和陆军在塔科马的军事基地的交通。
第十一章 振动
11.3.1 受迫振动的动力学方程
现象：受迫振动是外力使振动系统保持持 续振动的一类振动。
原因：振动过程中始终有外力作用并对系 统做功，是外界与系统有能量交换
动力学分析：
F o
m
x
Fr
x Ft
mdd2t2xFFr Ft
Fkx
第十一章 振动
阻强令 尼迫力0 力2 ：：m kFFrt H 2 cm ostC dd xt H m
华盛顿州的工程师克拉克·艾尔德里奇（Clark Eldridge）提出一个初步计划，桥梁必须通过严格的实验 并使用常规设计，资金则由联邦政府公共工程管理处 （PWA）拨款一千一百万美元。但是来自纽约的工程师 莱昂·莫伊塞夫（Leon Moisseiff）上书联邦政府公共工程 管理处，认为他可以花更少的钱建桥。
1940年11月28日，美国海军水文办公室报告说，大桥残骸位于北纬 47 °16'，西经122 °33'，水深180英尺（55米）处。
第十一章 振动
视频 大桥最终被摧毁的画面被当地照相馆的老板巴 尼·埃利奥特（Barney Elliott）拍摄了下来。1998 年，塔科马海峡大桥的坍塌视频被美国国会图书 馆选定保存在美国国家电影登记处，这段震撼人 心的视频被誉为“在文化、历史和审美学方面有 着重要意义”。这段珍贵的电影胶片目前仍然对 学习工程学、建筑学和物理学的学生起着警示的 作用。
第十一章 振动
塔科马海峡大桥的建造计划最终还是在1937年得以继续， 华盛顿州立法机关制定了华盛顿州的桥梁税并拨款5000 美元研究塔科马市和皮尔斯县对塔科马海峡建桥的需求。
从一开始，资金问题就是最大的问题，拨款并不足 以支付建桥成本。但是大桥的建设却得到了美国军方的 大力支持，大桥的建成将大大方便海军在布雷默顿的造 船厂和陆军在塔科马的军事基地的交通。
【人教版】物理选择性必修一 受迫振动 共振 课件
1.定义：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，这种现象叫作共振。
2.共振的条件： 驱动力的频率与物体的固有频率相等，即f＝f0
3.共振曲线:
①f驱=f固时，A=Am,Am的大小取决于驱动力的幅度。
②f驱与f固越接近，受迫振动的振幅越大，f驱与f固
相差越远，振幅越小。
4.共振的应用及防止
固有周期：固有振动的周期T
固有频率：固有振动的频率f
2.固有振动下的周期或频率，与振幅无关，仅由系统自身的性质决定。
问题2：什么是阻尼振动？有何特点？阻尼振动中系统能量衰减的方式有几种？能
量是如何转化和转移的？
二、阻尼振动
1.定义：振幅逐渐减小的振动，叫阻尼振动。
2.特点
：
①受到阻力
②振幅减小
③周期不变
B.摆球在A时刻的动能大于在B时刻的动能
C.摆球在A时刻的机械能等于在B时刻的机械能
D.摆球在后一时刻的机械能总比前一时刻的机械能小
思考：
三、受迫振动
1.定义：系统在驱动力作用下的振动，叫做受迫振动。
2.驱动力: 对振动系统施加的周期性的外力。
顺势而为
3.受迫振动的特点：
受迫振动的频率总等于驱动力的频率，与系统的固有频率无关。
但只有发生共振现象时振幅才能达到最大。
(2)受迫振动系统中的能量转化不再只有系统内部动能和势能的转化
,还有驱动力对系统做正功补偿系统因克服阻力而损失的机械能。
针对训练
1.(多选)如图所示,A、B、C、D四个单摆的摆长分别为l、2l、l、 ,摆球的质量分
别为2m、2m、m、
,四个单摆静止地悬挂在一根水平细线上。现让A球振动起来,
最大，这种现象叫作共振。
2.共振的条件： 驱动力的频率与物体的固有频率相等，即f＝f0
3.共振曲线:
①f驱=f固时，A=Am,Am的大小取决于驱动力的幅度。
②f驱与f固越接近，受迫振动的振幅越大，f驱与f固
相差越远，振幅越小。
4.共振的应用及防止
固有周期：固有振动的周期T
固有频率：固有振动的频率f
2.固有振动下的周期或频率，与振幅无关，仅由系统自身的性质决定。
问题2：什么是阻尼振动？有何特点？阻尼振动中系统能量衰减的方式有几种？能
量是如何转化和转移的？
二、阻尼振动
1.定义：振幅逐渐减小的振动，叫阻尼振动。
2.特点
：
①受到阻力
②振幅减小
③周期不变
B.摆球在A时刻的动能大于在B时刻的动能
C.摆球在A时刻的机械能等于在B时刻的机械能
D.摆球在后一时刻的机械能总比前一时刻的机械能小
思考：
三、受迫振动
1.定义：系统在驱动力作用下的振动，叫做受迫振动。
2.驱动力: 对振动系统施加的周期性的外力。
顺势而为
3.受迫振动的特点：
受迫振动的频率总等于驱动力的频率，与系统的固有频率无关。
但只有发生共振现象时振幅才能达到最大。
(2)受迫振动系统中的能量转化不再只有系统内部动能和势能的转化
,还有驱动力对系统做正功补偿系统因克服阻力而损失的机械能。
针对训练
1.(多选)如图所示,A、B、C、D四个单摆的摆长分别为l、2l、l、 ,摆球的质量分
别为2m、2m、m、
,四个单摆静止地悬挂在一根水平细线上。现让A球振动起来,
高中物理《受迫振动 共振》课件
受迫振动与共振对生活的影响
音乐和声音的产生
在音乐和声音的产生过程中，受迫振动和共振起着重要的作用。例如，弦乐器中 的弦在受到弓的摩擦力时会产生受迫振动，而共振则会使某些频率的声音更加突 出。
机械振动和运输
在机械和运输领域中，受迫振动和共振也有着广泛的应用。例如，在振动筛中， 受迫振动可以使物料按照一定的规律进行运动；在振动输送机中，共振则可以使 物料在运输过程中更加均匀地分散。
受迫振动与共振的相互作用
当外界驱动力频率接近物体的固有频 率时，物体的振动幅度会逐渐增大， 最终引发共振现象。
共振现象可以用于能量的传递和转换 ，例如机械振动中的能量可以通过共 振传递给周围的介质。
在共振过程中，物体的振动幅度会达 到最大值，此时物体与外界驱动力之 间的相互作用力最强。
在工程应用中，可以利用共振原理实 现能量的有效利用和传输，但同时也 需要注意防止共振带来的破坏作用。
特性
受迫振动的频率与驱动力的频率相同或 成整数倍关系。
受迫振动的应用
振动机械
许多机械设备，如振动筛、振动 输送机等，利用受迫振动原理来
工作。
振动测试技术
通过施加外部激励并测量系统的响 应，可以检测设备的状态和性能。
振动控制
通过调整外部激励的频率和幅度， 可以控制系统的振动，如减震、隔 振等。
受迫振动的实验演示
03
受迫振动与共振的关系
受迫振动与共振的联系
受迫振动是物体在外界周期性驱动力 作用下的振动，而共振是当外界驱动 力频率与物体固有频率接近时，物体 产生的大振幅振动的现象。
共振是受迫振动中的一个特殊情况， 当外界驱动力频率等于物体固有频率 时，物体的振动幅度最大。
受迫振动中，如果外界驱动力频率接 近物体的固有频率，就会引发共振现 象。
人教版课件《受迫振动共振》PPT课件-人教版
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，水的振荡就越来越厉 害，就会从桶中溅出来。
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第二章 机械振动
物理（选择性必修1·第一册 RJ）
要点提炼
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。
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第二章 机械振动
物理（选择性必修1·第一册 RJ）
【思维脉络】
→ 阻尼振动 → 振幅逐渐减小的振动
受迫 振动
→ —
受迫振动
→ —→
驱动力 周期和频率
共振
→
共振
→ —→
产生共振的条件 共振的防止和应用
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第二章 机械振动
物理（选择性必修1·第一册 RJ）
课前预习反馈
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第二章 机械振动
． 5．长度的相对性：l＝l01－vc2. 2、由连通器的水面相平引导学生去思考连通器的原理。学生直接答出连通器的原理有些困难，这时我通过多媒体演示连通器原理的动画，加深学生的理解。 (3)方向：与力F的方向相同． (2)波长λ＝dlΔx.
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第二章 机械振动
物理（选择性必修1·第一册 RJ）
简谐运动
振动图像
物理（选择性必修1·第一册 RJ）
阻尼振动
受迫振动
形状不确定
实例
敲锣打鼓发出的声 扬声器纸盆振
弹簧振子振动，单
音越来越弱，是因 动发声，钟摆的
摆做小角度摆动
振幅越来越小
摆动
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第二章 机械振动
受迫振动与共振概要课件
THANKS
感谢观看
受迫振动和共振都受到外界因 素的影响，如力、阻尼等。
受迫振动与共振的区别
受迫振动是由周期性外力引起的， 而共振是当外界激励频率与系统 固有频率相同时产生的。
受迫振动的振幅和频率会随着外 力的变化而变化，而共振时振幅
会显著增大。
受迫振动不一定产生声波，而共 振往往伴随着声波的产生。
受迫振动与共振的应用
在机械工程中，通过合理设计避免共 振，减少机械振动和噪声。
在物理学实验中，受迫振动被用于测 量各种物理量，如重力加速度、质量 等。
在航空航天领域，利用共振原理进行 无损检测，确保结构安全。
PART 04
受迫振动与共振的实验研 究
实验目的与原理
实验目的
通过实验研究受迫振动与共振现象， 加深对振动系统的理解。
PART 05
受迫振动与共振的实际应 用
在工程中的应用
机械工程
受迫振动与共振在机械工程中有着广泛的应用，如振动筛分 机、振动压实机等。这些设备利用受迫振动产生的振动力， 使物料在筛面上产生周期性的运动，从而实现物料的筛分或 压实。
航空航天工程
在航空航天工程中，受迫振动与共振的应用也十分重要。例 如，飞机和火箭的起飞和着陆过程中，需要利用受迫振动产 生的振动力来减小与地面的冲击力，提高起飞和着陆的安全性。
在生活中的应用
音乐
受迫振动与共振在音乐中也有着广泛的应用。例如，弦乐器中的弦线受到外力的作用产生振动，通过共振使得声 音更加悦耳动听。
建筑
在建筑领域，受迫振动与共振也有着重要的应用。例如，在建筑物的抗震设计中，可以利用受迫振动与共振的原 理，设计出具有减震功能的建筑物结构，提高建筑物的抗震性能。
受迫振动共振课件
06
受迫振动共振课件总结与参考文献
总结重点与收获
理解受迫振动共振的基本概念和原理。 熟悉受迫振动共振的数学模型和计算方法。
掌握受迫振动共振的应用和实验方法。
了解受迫振动共振在工程、生物医学、环境等领域的 应用案例。
参考文献与拓展阅读
• 参考文献 • [请在此处插入参考文献] • [请在此处插入参考文献] • [请在此处插入参考文献] • [请在此处插入参考文献] • 拓展阅读 • [请在此处插入拓展阅读] • [请在此处插入拓展阅读] • [请在此处插入拓展阅读] • [请在此处插入拓展阅读]
04
受迫振动共振实验方法
实验设备与仪器
振动测试平台
用于模拟受迫振动环境，可调节振 幅、频率等参数。
振动传感器
用于测量受迫振动位移、速度等数 据。
数据采集器
用于采集并记录振动数据。
计算机
用于数据处理和分析。
数据采集与处理
设定实验参数：振幅、频率、采样频率 等。
将处理后的数据存储到计算机中以便后 续分析。
对采集的数据进行处理，如滤波、去噪 等。
启动振动测试平台，记录受迫振动数据 。
使用数据采集器实时采集振动传感器数 据。
实验结果分析
提取共振点
分析共振特性
根据实验数据，提取受迫振动共振点。
研究共振点的频率、振幅等特性，分析受迫 振动共振的规律。
探讨影响因素
总结实验结论
分析实验参数对受迫振动共振的影响，如质 量、阻尼比等。
THANK YOU.
利用地震记录数据，工程师可以模拟结构在地震中的受迫振动共 振，以预测和评估结构的响应和性能。
机械系统稳定性分析
动态特性研究
通过受迫振动共振分析，可以研究机械系统的动 态特性，包括系统的阻尼比、固有频率等。
人教版物理高中选择性必修1第二章第6节 受迫振动共振PPT教学课件
1.持续振动 实际生活中,由于阻尼作用振动最终要停止,要维持系统的持续振动,需要让周期性的
外力作用于振动系统,外力对系统做正功,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
做受迫振动的系统振动达到稳定后,其振动频率等于驱动力的频率,与系统的固有频率 无关。
第1讲 描述运动的基本概念
第二章 机械振动
关键能力 定点破
定点 | 简谐运动、阻尼振动、受迫振动、共振的对比 简谐运动是一种理想化的物理模型,物体振动过程中的一切阻力都不考虑,因此实际中
并不存在;阻尼振动考虑阻力的影响;受迫振动是物体在驱动力作用下的振动;共振则是一 种特殊的受迫振动。
第1讲 描述运动的基本概念
第二章 机械振动
典例 如图甲所示,一个竖直圆盘转动时,固定在圆盘上的小圆柱带动一个T形支架在竖直方 向振动,T形支架的下面系着一个弹簧和小球组成的振动系统,小球浸没在水中。当圆盘静 止时,让小球在水中振动,球将做阻尼振动。现使圆盘以不同的频率转动,测得小球的共振 曲线如图乙所示【1】。(重力加速度g=9.86 m/s2,π=3.14)
有周期,为做受迫振动,圆盘转动周期是0.4 s,驱动力的频率f= 1 Hz=2.
0.4
5 Hz ,所以小球振动达到稳定时,振动频率为2.5 Hz。(2)单摆振动周期为T= 1 s= 10 s(由
0.3 3
【3】得到),摆长l=
gT 4
2 2
第1讲 描述运动的基本概念
第二章 机械振动
知识点 3 | 共振现象及其应用
1.共振 当驱动力的频率等于物体的固有频率时,物体做受迫振动的振幅达到最大值,这种现象
叫作共振。 2.共振曲线
外力作用于振动系统,外力对系统做正功,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
做受迫振动的系统振动达到稳定后,其振动频率等于驱动力的频率,与系统的固有频率 无关。
第1讲 描述运动的基本概念
第二章 机械振动
关键能力 定点破
定点 | 简谐运动、阻尼振动、受迫振动、共振的对比 简谐运动是一种理想化的物理模型,物体振动过程中的一切阻力都不考虑,因此实际中
并不存在;阻尼振动考虑阻力的影响;受迫振动是物体在驱动力作用下的振动;共振则是一 种特殊的受迫振动。
第1讲 描述运动的基本概念
第二章 机械振动
典例 如图甲所示,一个竖直圆盘转动时,固定在圆盘上的小圆柱带动一个T形支架在竖直方 向振动,T形支架的下面系着一个弹簧和小球组成的振动系统,小球浸没在水中。当圆盘静 止时,让小球在水中振动,球将做阻尼振动。现使圆盘以不同的频率转动,测得小球的共振 曲线如图乙所示【1】。(重力加速度g=9.86 m/s2,π=3.14)
有周期,为做受迫振动,圆盘转动周期是0.4 s,驱动力的频率f= 1 Hz=2.
0.4
5 Hz ,所以小球振动达到稳定时,振动频率为2.5 Hz。(2)单摆振动周期为T= 1 s= 10 s(由
0.3 3
【3】得到),摆长l=
gT 4
2 2
第1讲 描述运动的基本概念
第二章 机械振动
知识点 3 | 共振现象及其应用
1.共振 当驱动力的频率等于物体的固有频率时,物体做受迫振动的振幅达到最大值,这种现象
叫作共振。 2.共振曲线