高中物理选择性必修一：2-6受迫振动-共振.pptVIP

* 2-6 受迫振动 共振 1.单摆的理想化模型： 在细线的一端拴上一个小球，另一端固定在悬点上，线的伸缩和质量可以忽略不计，球的直径比线长短得多。 2.单摆运动的性质： 在摆角? 5°的条件下，单摆的振动可看作简谐振动。 3.单摆振动的周期公式 单摆周期与摆长和重力加速度有关,与振幅和质量无关。 复习回顾 振动的能量与振幅有关，振幅越大，振动的能量越大 4. 简谐运动中动能和势能在发生相互转化，但机械能的总量保持不变，即机械能守恒。 定义：振动系统不受外力的作用，此时的振动叫做固有振动，其振动频率称为固有频率。 条件：在振动方向只受回复力作用 能量：机械能守恒 图像：振幅不变 现实生活中是否存在简谐运动？ 一、固有周期和固有频率 实际摆的振动： 当系统受到阻力的作用时，我们说振动受到了阻尼。 条件：受到阻力 能量：机械能转化为内能 图象：振幅逐渐减小 简谐运动的图像： 被称作：阻尼振动 二、阻尼振动 1.阻尼振动：振幅逐渐减小的振动 （简谐运动是一个等幅振动！） 2.阻尼振动的图象 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 问题1：振幅减小的快慢与什么有关？ 振幅减小的快慢跟所受的阻尼有 关，阻尼越大，振幅减小得越快． 问题2：物体在做阻尼振动时的周期或频率如何变？ 物体做阻尼振动时周期频率不变。振动的 固有周期、频率由自身的结构特点决定。 在实际问题中，阻尼振动若在一段不太长 的时间内振幅没有明显的减小，可认为是 等幅振动． 问题3：能量衰减方式有哪两种？ 一种：由于振动系统受到摩擦阻力作用，使振动系 统的机械能逐渐转化为内能； 另一种：由于振动系统引起临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： 用什么方法才能得到持续的振动呢？比如我们在荡秋千的时候，如何能让秋千一直摆动呢？ 补偿！ 驱动力！ 条件：受到阻力和驱动力 能量：机械能转化为内能，其他能转化 为机械能 三、受迫振动 1、驱动力： 作用在振动系统上的周期性外力 2、受迫振动： 系统在驱动力作用下的振动 受迫振动的频率跟什么有关呢? 受迫振动实例： ①跳板在人走过时发生的振动 ②机器底座在机器运转时发生的振动 ③听到声音时耳膜的振动 ④电磁打点计时器的振针所做的振动 3、受迫振动的特点： (1) 物体做受迫振动时，振动稳 定后的频率总等于驱动力的频 率，与系统的固有频率无关。 (2) 但物体做受迫振动的振幅是 与物体的固有频率有联系。 实验研究 结论：受迫振动中，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。 横轴：表示驱动力的频率 纵轴：表示受迫振动的振幅 图象的意义： f驱= f固时，振幅有最大值 f驱与 f固差别越大时，振幅越小 四、共 振 1、定义：驱动力的频率等于系统的固有频 率时，受迫振动的振幅最大，这种现象 叫做共振。 2、共振曲线 图象特点： f驱= f固时，振幅有最大值 f驱与 f固差别越大时，振幅 越小 声音的共鸣 ——声音的共振现象 共鸣箱 ————音叉下面所装的空箱 五、共振的应用和防止 ①测量发动机转速的转速计 ②共振筛 1.共振的应用 发动机的转速计原理图 ③微波炉加热原理： 食物中水分子的振动频率约为2500MHz ，具有大致相同频率的电磁波称为 “微波” 。微波炉加热食品时，炉内产生很强的振荡电磁场，使食物中的水分子作受迫振动，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。微波加热是对物体内部的整体加热，极大地提高了加热效率。 军队过桥便步走，火车过桥慢行 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。 生活中的共振现象 五、共振的应用和防止 2.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。 （1）军队、火车过桥时要放慢速度. （2）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. （3）轮船航行时要看波浪的撞击方向而改变速度和方向 （4）装修剧场、房屋时使用吸声材料等。 结论： 利用共振时，应使驱动力的频率接近或等于振动物体的