高中物理 生活中的振動(dòng)課件 魯科版選修34.ppt

高中物理 選修3 4 魯教版 第4講生活中的振動(dòng) 目標(biāo)定位 1 知道什么是阻尼振動(dòng) 知道在什么情況下可以把實(shí)際發(fā)生的振動(dòng)看做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 2 知道驅(qū)動(dòng)力 受迫振動(dòng)的概念 通過(guò)實(shí)驗(yàn) 認(rèn)識(shí)受迫振動(dòng)的特點(diǎn) 3 知道共振發(fā)生的條件以及應(yīng)用共振和防止共振的事例和方法 一 阻尼振動(dòng) 振幅不斷的振動(dòng) 二 受迫振動(dòng)與共振1 驅(qū)動(dòng)力 的外力 2 受迫振動(dòng) 在作用下產(chǎn)生的振動(dòng) 3 物體做受迫振動(dòng)時(shí) 振動(dòng)穩(wěn)定后的周期或頻率總等于的周期或頻率 與物體的固有周期或頻率 4 共振 當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的周期 或頻率 與物體的固有周期 或固有頻率 時(shí) 受迫振動(dòng)的振幅達(dá)到 這種現(xiàn)象叫做共振 減小 周期性 周期性外力 驅(qū)動(dòng)力 無(wú)關(guān) 相等 最大 想一想自由振動(dòng) 受迫振動(dòng)和共振分別對(duì)應(yīng)的周期 或頻率 是什么 答案自由振動(dòng)對(duì)應(yīng)固有周期 或固有頻率 受迫振動(dòng)對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)力的周期 或頻率 而共振對(duì)應(yīng)的是驅(qū)動(dòng)力的周期 或頻率 與固有周期 或頻率 相等 三 共振的應(yīng)用與防止1 應(yīng)用 魚洗噴水 核磁共振儀 2 預(yù)防 集體列隊(duì)經(jīng)過(guò)橋梁要走 輪船航行時(shí)改變航向和速率使海浪沖擊力的頻率與輪船的固有頻率相差 音叉共鳴箱 便步 很大 一 阻尼振動(dòng)和受迫振動(dòng)1 阻尼振動(dòng)是振動(dòng)系統(tǒng)在阻力的作用下 振幅逐漸減小的振動(dòng) 說(shuō)明 阻尼振動(dòng)中振幅雖逐漸減小 但振動(dòng)的頻率不會(huì)變化 此頻率稱為固有頻率 由振動(dòng)系統(tǒng)決定 2 受迫振動(dòng)是指系統(tǒng)在驅(qū)動(dòng)力作用下的振動(dòng) 做受迫振動(dòng)的物體的振動(dòng)頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率 與物體的固有頻率無(wú)關(guān) 說(shuō)明 受迫振動(dòng)中 若周期性的驅(qū)動(dòng)力給系統(tǒng)補(bǔ)充的能量與系統(tǒng)因振動(dòng)阻尼消耗的能量相等 物體做等幅振動(dòng) 但此振動(dòng)不是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 例1 一單擺做阻尼振動(dòng) 則在振動(dòng)過(guò)程中 a 振幅越來(lái)越小 周期也越來(lái)越小b 振幅越來(lái)越小 周期不變c 在振動(dòng)過(guò)程中 通過(guò)某一位置時(shí) 機(jī)械能始終不變d 在振動(dòng)過(guò)程中 機(jī)械能不守恒 周期不變解析該題考查阻尼振動(dòng)的能量和周期 因單擺做阻尼振動(dòng) 所以振幅越來(lái)越小 機(jī)械能越來(lái)越小 振動(dòng)周期不變 只是比單擺的固有周期大 答案bd 例2 如圖1 4 1所示的裝置 彈簧振子的固有頻率是4hz 現(xiàn)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)把手 給彈簧振子以周期性的驅(qū)動(dòng)力 測(cè)得彈簧振子振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的頻率為1hz 則把手轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率為 a 1hzb 3hzc 4hzd 5hz 圖1 4 1 解析受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率 故把手轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率為1hz 選項(xiàng)a正確 答案a 二 對(duì)共振的理解1 定義物體做受迫振動(dòng)時(shí) 當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率等于系統(tǒng)的固有頻率時(shí) 振動(dòng)的振幅最大 這種現(xiàn)象叫共振 2 發(fā)生共振的條件f驅(qū) f固 即驅(qū)動(dòng)力的頻率等于振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率 3 共振曲線 如圖1 4 2所示 圖1 4 2 4 共振的防止與利用 1 利用 由共振的條件知 要利用共振 就應(yīng)盡量使驅(qū)動(dòng)力的頻率與物體的固有頻率一致 如共振篩 蕩秋千 共振轉(zhuǎn)速計(jì)等 2 防止 由共振曲線可知 在需要防止共振危害時(shí) 要盡量使驅(qū)動(dòng)力的頻率和固有頻率不相等 而且相差越多越好 如 部隊(duì)過(guò)橋應(yīng)便步走 說(shuō)明 共振是物體做受迫振動(dòng)時(shí)的一種特殊現(xiàn)象 例3 在一根張緊的水平繩上懸掛五個(gè)擺 其中a e的擺長(zhǎng)為l b的擺長(zhǎng)為0 5l c的擺長(zhǎng)為1 5l d的擺長(zhǎng)為2l 先使a振動(dòng)起來(lái) 其他各擺隨后也振動(dòng)起來(lái) 則擺球振動(dòng)穩(wěn)定后 a d的振幅一定最大b e的振幅一定最大c b的周期一定最短d 四個(gè)擺的周期相同 圖1 4 3 解析a振動(dòng)起來(lái)后 使得b c d e做受迫振動(dòng) 振動(dòng)的頻率都等于a振動(dòng)的頻率 即各擺振動(dòng)的周期都相等 選項(xiàng)c錯(cuò)誤 d正確 由于d與a的擺長(zhǎng)相差最大 e與a的擺長(zhǎng)相等 所以d的振幅最小 e發(fā)生共振 振幅最大 選項(xiàng)a錯(cuò)誤 b正確 答案bd 例4 如圖1 4 4表示一彈簧振子做受迫振動(dòng)時(shí)的振幅與驅(qū)動(dòng)力頻率的關(guān)系 由圖可知 a 驅(qū)動(dòng)力頻率為f2時(shí) 振子處于共振狀態(tài)b 驅(qū)動(dòng)力頻率為f3時(shí) 振子的振動(dòng)頻率為f3c 假如讓振子自由振動(dòng) 它的頻率為f2d 振子做自由振動(dòng)時(shí) 頻率可以為f1 f2 f3 圖1 4 4 解析由題圖可知當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率為