人教版 (2019)选择性必修 第一册6 受迫振动 共振图文ppt课件

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第一册6 受迫振动 共振图文ppt课件，共40页。PPT课件主要包含了新课引入新知初感悟，小组讨论，典例一，演示实验，演示演示共振现象，典例二，基础练习等内容，欢迎下载使用。

第六节|受迫振动 共振
“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？
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。
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？
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。
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？
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。阻尼过大时，系统将不能发生振动。当阻尼很小时，在一段不太长的时间内，看不出振幅有明显的减小，就可以把它作为理想振动(简谐运动)来处理。
比较阻尼振动与简谐运动
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.振动过程中,机械能不守恒,频率不变
解题思路：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,D项对。答案：BD
刚刚我们学到了阻尼运动，了解到弹簧振子的固有频率，也了解到实际的振动与理想化的振动是不同的，在生活中，由于实际的振动系统都会受到摩擦力、黏滞力等阻碍作用，振幅必然逐渐减小，那么用什么方法才能得到持续的振动呢？
根据已有的实验器材和实验原理，继续用弹簧振子实验，观察现象。
演示1：用如图所示的实验装置，向下拉一下振子，观察它的振动情况。现象：振子做的是阻尼振动，振动一段时间后停止振动。
演示2：请一位同学匀速转动把手，观察振动物体的振动情况。现象：现在振子能够持续地振动下去。分析：使振子能够持续振动下去的原因，是把手给了振动系统一个周期性的外力的作用，外力对系统做功，补偿系统的能量损耗。
通过实验，我们看到这种周期性的外力叫做驱动力，振动系统在驱动力作用下的振动叫作受迫振动。那么在生活中我们可以找到受迫振动的哪些实例？
发动机正在运转时汽车本身的振动；正在发声的扬声器纸盒的振动；飞机从房屋上飞过时窗玻璃的振动；我们听到声音时耳膜的振动等。
做简谐运动的弹簧振子和单摆在振动时，按振动系统的固有周期和固有频率振动。通过刚才的学习，我们知道物体在周期性的驱动力作用下所做的振动叫受迫振动；那么周期性作用的驱动力的频率、受迫振动的频率、系统的固有频率之间有什么关系呢？依旧采用上面的装置，设计实验，研究受迫振动的频率与什么因素有关？
【学生活动】研究受迫振动的频率
使用前面的装置实验。用不同的转速匀速地转动把手，观察振子的振动快慢情况。现象：当把手转速小时，振子振动较慢；当把手转速大时，振子振动较快。物体做受迫振动时，振动物体振动的快慢随驱动力的周期而变化。
大量试验证明：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，跟系统的固有频率没有关系。
观察如图所示共振演示仪，在一根张紧的绳上挂了几个摆，其中三个摆的摆长相等。先让一个摆摆动，观察在摆动稳定后的现象。利用不同摆长的单摆进行实验，观察其他单摆的摆动幅度。在振动稳定后比较各个球的振幅。
通过实验现象，可以说明物体在做受迫振动时，驱动力的频率与物体的固有频率相差越小，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。
如图所示，反映了受迫振动的振幅A与驱动力频率f的关系。图象中的f0为振动系统的固有频率。当驱动力的频率f等于系统的固有频率f0时，受迫振动的振幅最大的现象称为共振。
有一农场主一次吹笛时，居然发现树上的毛毛虫纷纷坠地而死，惊讶之余，他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。曾经一队骑兵通过一城镇附近一座便桥时，由于马蹄节奏整齐，桥梁断裂。你知道这些现象都是什么原因吗？
笛子发出的声音引起毛毛虫内脏发生剧烈共振而死亡；马蹄敲击桥面的频率与桥固有频率相同，桥梁共振而断裂。
共振是十分普遍的现象，工程技术的许多领域都可以观察到它，都要应用到它。共振不仅存在于机械振动中，还广泛应用于电磁振动等其他形式的振动中。生活中的共振有哪些呢？
共振现象在生活中有利有弊，我们既要学会利用共振，也要避免共振带来的危害。共振筛、音箱、小提琴与二胡等乐器设置共鸣箱都是在利用共振；火车过桥时要放慢速度、军队过桥便步走、机器运转时调整转速等都是为了防止共振带来的危害。
2、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( )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
解题思路：A摆摆动,其余各摆也摆动起来,它们均做受迫振动,则它们的振动频率均等于A摆的摆动频率,振动周期都等于A摆的振动周期,而由于A、E摆长相同,所以这两个摆的固有频率相同,则E摆出现共振现象,振幅最大,故AC正确,BD错误。故选：AC。答案：AC
1、如图所示是物体做受迫振动的共振曲线,其纵坐标表示物体( ) A.在不同时刻的振幅B.在不同时刻的位移C.在不同驱动力下的振幅D.在不同驱动力下的位移
答案：C解析：共振曲线表示的是振动物体的振幅随驱动力频率的变化而变化的关系,所以纵坐标应当表示振动物体在不同驱动力下的振幅。
2、如图所示,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8Hz,乙弹簧振子的固有频率为72Hz,当支架在受到竖直方向且频率为9Hz的驱动力作用下做受迫振动时,两个弹簧振子的振动情况是( ) A.甲的振幅较大,且振动频率为8HzB.甲的振幅较大,且振动频率为9HzC.乙的振幅较大,且振动频率为9HZD.乙的振幅较大,且振动频率为72Hz
答案：B解析：物体做受迫振动时的频率等于驱动力的频率;物体的固有频率越接近驱动力的频率,物体振动的振幅就越大,所以B正确。
3、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0.315s。下列说法正确的是( )A.列车的危险速率为20 m/s B.列车过桥需要减速,是为了防止发生共振现象 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