高中物理(新教材)選修1課件3：2 6 受迫振動(dòng) 共振 人教版

6受迫振動(dòng)共振第二章機(jī)械振動(dòng)1.了解受迫振動(dòng)、阻尼振動(dòng)、固有頻率的概念2.知道受迫振動(dòng)的頻率由驅(qū)動(dòng)力的頻率決定3.了解共振的概念，知道發(fā)生共振的條件4.了解共振的防止和應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)美國(guó)有一農(nóng)場(chǎng)農(nóng)婦，習(xí)慣于用吹笛的方式招呼丈夫回家吃飯，可當(dāng)她有一次吹笛時(shí)，居然發(fā)現(xiàn)樹上的毛毛蟲紛紛墜地而死，驚訝之余，她到自己的果園吹了幾個(gè)小時(shí)，一下子將果樹上的毛毛蟲收拾的一干二凈.這是怎么回事呢？大家能解釋嗎？原因：笛子發(fā)出的聲音引起毛毛蟲內(nèi)臟發(fā)生劇烈共振而死亡.思考：?jiǎn)螖[在振動(dòng)過(guò)程中，振幅會(huì)越來(lái)越小，最終要停下來(lái)，這是為什么？一、阻尼振動(dòng)ABO系統(tǒng)受到阻力的作用，即振動(dòng)受到了阻尼實(shí)際的振動(dòng)與理想化的振動(dòng)不同，由于振動(dòng)過(guò)程中要克服阻力做功，將一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，導(dǎo)致振動(dòng)的總能量不斷減小，即振幅不斷減小.xto阻尼振動(dòng)圖象xto自由振動(dòng)圖象2、阻尼振動(dòng)圖象1、什么叫阻尼振動(dòng)？阻尼振動(dòng)：振幅逐漸減小的振動(dòng)3、實(shí)際的自由振動(dòng)一定是阻尼振動(dòng)

注意振幅減小的快慢跟所受的阻尼有關(guān)，阻尼越大，振幅減小得越快.b.物體做阻尼振動(dòng)時(shí)頻率不變.c.阻尼振動(dòng)若在一段不太長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)振幅沒(méi)有明顯的減小，可認(rèn)為是等幅振動(dòng).二、受迫振動(dòng)補(bǔ)充能量想一想：我們想使物體保持持續(xù)的振動(dòng)，如何實(shí)現(xiàn)？驅(qū)動(dòng)力作用在振動(dòng)系統(tǒng)上的周期性外力受迫振動(dòng)系統(tǒng)在驅(qū)動(dòng)力作用下的振動(dòng)條件：受到阻力和驅(qū)動(dòng)力能量：機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，其他能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能思考：物體做受迫振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)穩(wěn)定后的頻率與什么有關(guān)？物體做受迫振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)穩(wěn)定后的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，跟物體的固有頻率無(wú)關(guān)但物體做受迫振動(dòng)的振幅是否與物體的固有頻率有聯(lián)系呢?實(shí)驗(yàn)研究實(shí)驗(yàn)研究結(jié)論：受迫振動(dòng)中，驅(qū)動(dòng)力的頻率等于振動(dòng)物體的固有頻率時(shí)，振幅最大；驅(qū)動(dòng)力的頻率跟固有頻率相差越大，振幅越小.橫軸：表示驅(qū)動(dòng)力的頻率縱軸：表示受迫振動(dòng)的振幅圖象的意義：f驅(qū)=f固時(shí)，振幅有最大值f驅(qū)與

f固差別越大時(shí)，振幅越小三、共振1、定義驅(qū)動(dòng)力的頻率等于系統(tǒng)的固有頻率時(shí)，受迫振動(dòng)的振幅最大，這種現(xiàn)象叫做共振.

2、共振曲線驅(qū)動(dòng)力的頻率與系統(tǒng)的固有頻率相差越少，振幅越大，相差越多，振幅越小.3、共振的應(yīng)用和防止①微波爐加熱原理

食物中水分子的振動(dòng)頻率約為2500MHz,具有大致相同頻率的電磁波稱為“微波”.微波爐加熱食品時(shí)，爐內(nèi)產(chǎn)生很強(qiáng)的振蕩電磁場(chǎng)，使食物中的水分子作受迫振動(dòng)，發(fā)生共振，將電磁輻射能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，從而使食物的溫度迅速升高.微波加熱是對(duì)物體內(nèi)部的整體加熱，極大地提高了加熱效率.共振的應(yīng)用把一些不同長(zhǎng)度的鋼片裝在同一個(gè)支架上，可以制成測(cè)量機(jī)器轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速計(jì)。使轉(zhuǎn)速計(jì)與開動(dòng)著的機(jī)器緊密接觸，機(jī)器振動(dòng)引起轉(zhuǎn)速計(jì)的輕微振動(dòng)，這時(shí)固有頻率與機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)頻率相同的那片鋼片發(fā)生共振，有較大的振幅。若已知鋼片的固有頻率，就可知道機(jī)器的轉(zhuǎn)速。②測(cè)量機(jī)器轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速計(jì)把一些不同長(zhǎng)度的鋼片裝在同一個(gè)支架上，可以制成測(cè)量機(jī)器轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速計(jì)。使轉(zhuǎn)速計(jì)與開動(dòng)著的機(jī)器緊密接觸，機(jī)器振動(dòng)引起轉(zhuǎn)速計(jì)的輕微振動(dòng)，這時(shí)固有頻率與機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)頻率相同的那片鋼片發(fā)生共振，有較大的振幅。若已知鋼片的固有頻率，就可知道機(jī)器的轉(zhuǎn)速。②測(cè)量機(jī)器轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速計(jì)③共振篩④共鳴箱——一些樂(lè)器利用共振來(lái)提高音響共鳴箱共振的防止在冰山雪峰間，動(dòng)物的吼叫聲引起空氣的振動(dòng),當(dāng)頻率等于雪層中某一部分的固有振動(dòng)頻率時(shí),會(huì)發(fā)生共振,形成雪崩.①登山隊(duì)員嚴(yán)禁高聲說(shuō)話輪船在航行時(shí)，會(huì)受到周期性的波浪沖擊而左右搖擺.如果波浪沖擊力的頻率與輪船的固有頻率相同，就會(huì)發(fā)生共振，擺幅增大，甚至可以使船傾覆.這時(shí)可以改變船的航向和速度，使波浪沖擊的頻率遠(yuǎn)離船的固有頻率.②航行時(shí)，有時(shí)需要改變船的航向和速度1.防止：使驅(qū)動(dòng)力的頻率與物體的固有頻率不同，而且相差越大越好.2.應(yīng)用：使驅(qū)動(dòng)力的頻率接近或等于振動(dòng)物體的固有頻率.總結(jié)4、生活中的共振現(xiàn)象“獅吼功”音爆震碎水杯1940年，美國(guó)的全長(zhǎng)860米的塔柯姆大橋因大風(fēng)引起的共振而塌毀

古希臘的學(xué)者阿基米德曾豪情萬(wàn)丈地宣稱：給我一個(gè)支點(diǎn)，我能撬動(dòng)地球。而現(xiàn)代的美國(guó)發(fā)明家特士拉更是“牛氣”，他說(shuō)：用一件共振器，我就能把地球一裂為二。2.受迫振動(dòng)：系統(tǒng)在外界驅(qū)動(dòng)力作用下的振動(dòng).3.系統(tǒng)做受迫振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)穩(wěn)定后的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，跟系統(tǒng)的固有頻率無(wú)關(guān).1.阻尼振動(dòng)：振幅越來(lái)越小的振動(dòng).課堂小結(jié)4.驅(qū)動(dòng)力的頻率等于振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率時(shí)，受迫振動(dòng)的振幅增大，這種現(xiàn)象叫做共振.5.利用共振時(shí)，應(yīng)使驅(qū)動(dòng)力的頻率接近或等于振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率；防止共振時(shí)，應(yīng)使驅(qū)動(dòng)力的頻率與系統(tǒng)的固有頻率不同，而且相差越大越好.課堂練習(xí)1.兩個(gè)彈簧振子，甲的固有頻率為f，乙的固有頻率為4f，當(dāng)它們均在頻率為2f的驅(qū)動(dòng)力作用下做受迫振動(dòng)時(shí)，則（）A.甲的振幅較大，振動(dòng)頻率為f

B.乙的振幅較大，振動(dòng)頻率為4fC.甲的振幅較大，振動(dòng)頻率為2f

D.乙的振幅較大，振動(dòng)頻率為2fC2.一單擺做阻尼振動(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.振動(dòng)過(guò)程中，機(jī)械能不守恒，周期不變BD3.汽車的車身是裝在彈簧上的，如果這個(gè)系統(tǒng)的固有周期是1.5s，汽車在一條起伏不平的路上行駛，路上各凸起處大約都相隔8m，汽車以多大速度行駛時(shí)，車身上下顛簸得最劇烈？

解：設(shè)車速為v,每經(jīng)過(guò)一個(gè)凸起,將引起車身的振動(dòng)，如果汽車經(jīng)過(guò)相臨凸起的時(shí)間間隔剛好等于車身體系的固有周期T＝1.5s,則由凸起施與車的驅(qū)動(dòng)力—沖擊力的頻率等于固有頻率,車達(dá)到共振狀態(tài)，顛簸最劇烈.車速為v=時(shí)，車顛簸最劇烈.備用工具&資料2.一單擺做阻尼振動(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.振動(dòng)過(guò)程中，機(jī)械能不守恒，周期不變BD2.受迫振動(dòng)：系統(tǒng)在外界驅(qū)動(dòng)力作用下的振動(dòng).3.系統(tǒng)做受迫振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)穩(wěn)定后的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，跟系統(tǒng)的固有頻率無(wú)關(guān).1.阻尼振動(dòng)：振幅越來(lái)越小的振動(dòng).課堂小結(jié)4.驅(qū)動(dòng)力的頻率等于振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率時(shí)，受迫振動(dòng)的振幅增大，這種現(xiàn)象叫做共振.5.利用共振時(shí)，應(yīng)使驅(qū)動(dòng)力的頻率接近或等于振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率；防止共振時(shí)，應(yīng)使驅(qū)動(dòng)力的頻率與系統(tǒng)的固有頻率不同，而且相差越大越好.美國(guó)有一農(nóng)場(chǎng)農(nóng)婦，習(xí)慣于用吹笛的方式招呼丈夫回家吃飯，可當(dāng)她有一次吹笛時(shí)，居然發(fā)現(xiàn)樹上的毛毛蟲紛紛墜地而死，驚訝之余，她到自己的果園吹了幾個(gè)小時(shí)，一下子將果樹上的毛毛蟲收拾的一干二凈.這是怎么回事呢？大家能解釋嗎？原因：笛子發(fā)出的聲音引起毛毛蟲內(nèi)臟發(fā)生劇烈共振而死亡.思考：?jiǎn)螖[在振動(dòng)過(guò)程中，振幅會(huì)越來(lái)越小，最終要停下來(lái)，這是為什么？一、阻尼振動(dòng)ABO系統(tǒng)受到阻力的作用，即振動(dòng)受到了阻尼實(shí)際的振動(dòng)與理想化的振動(dòng)不同，由于振動(dòng)過(guò)程中要