高中物理选择性必修一优质课公开课2.5.pptx

5．阻尼振动受迫振动;;

课标要求

1.知道阻尼振动和阻尼振动能量的转化情况．

2．知道什么是受迫振动，掌握物体做受迫振动的特点．

3．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．;思维导图;必备知识·自主学习;一、阻尼振动

1．自由振动

系统不受外力作用，只在自身________作用下的振动，称为自由振动．理想情况下(即不受任何阻力，没有任何能量损耗)振幅保持不变，叫作无阻尼振动．自由振动的频率叫系统的________．

[导学1]

(1)阻尼振动过程中，由于克服阻力做功，振动系统的机械能减少，振幅减小．

(2)阻尼振动的振幅减小，但周期不变．;2．阻尼振动

系统在振动过程中受到摩擦及空气阻力等的作用，振动逐渐________，即振幅逐渐________，振动能量逐步转变为其他能量．

3．无阻尼振动和阻尼振动的图像;二、受迫振动

1．驱动力

如果用周期性的外力作用于振动系统，补偿系统的能量损耗，使系统持续________地振动下去，这种周期性的外力叫作驱动力．

2．受迫振动

振动系统在驱动力作用下的振动．

3．受迫振动的频率

做受迫振动的物体振动稳定后，其振动频率等于________的频率，与物体的固有频率无关．

4．共振

驱动力的频率等于振动物体的固有频率时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫作共振．;5.共振曲线

如图表示受迫振动的振幅A与驱动力频率f的关系，其中f0为振动物体的固有频率．

可以看出：当驱动力的频率f等于振动物体的固有频率f0时，振幅最大；驱动力的频率f跟固有频率f0相差越大，振幅越小．;

[导学2]

(1)受迫振动的频率等于驱动力的频率，不一定等于固有频率．

(2)驱动力的频率越接近固有频率，受迫振动的振幅越大；当驱动力的频率等于固有频率时，受迫振动的振幅最大，即达到共振．;三、共振的应用和防止

1．共振的应用

在需要用共振时，应使驱动力频率接近或等于振动系统的________，例如，测量机器转速的转速计及筛分各种粒度物料的共振筛．

2．共振的防止

在需要防止共振时，应使驱动力频率远离振动系统的________．如部队过桥时用便步；火车过桥时减速；轮船航行时改变船的航向与速度；机器运转时调节机器的转速等．;关键能力·合作探究;探究点一简谐运动与阻尼振动的比较

导学探究

把用细线悬吊的小球拉离平衡位置，放手后小球在竖直面内来回摆动，

(1)观察小球摆动的振幅怎样变化？这种振动是阻尼振动吗？

(2)测量小球振动的周期变化吗？;

归纳总结

1.简谐运动是一种理想化的模型，物体运动过程中的一切阻力都不考虑．

2．阻尼振动考虑阻力的影响，是更实际的一种运动．;3．二者对比列表如下;典例示范

例1(多选)如图所示是单摆做阻尼振动的振动图线．下列说法正确的是()

A．摆球在A时刻的动能等于B时刻的动能

B．摆球在A时刻的势能等于B时刻的势能

C．摆球在A时刻的机械能等于B时刻的机械能

D．摆球在A时刻的机械能大于B时刻的机械能;

归纳总结

阻尼振动的三个特点

(1)振幅逐渐减小，最后停止振动．

(2)系统的机械能逐渐减少，最后耗尽．

(3)周期、频率不随振幅的变化而变化．;

素养训练1做阻尼运动的弹簧振子，它的()

A．周期越来越小 B．位移越来越小

C．振幅越来越小 D．机械能保持不变;素养训练2(多选)下列说法正确的是()

A．阻尼振动是减幅振动

B．实际的振动系统不可避免地要受到阻尼作用

C．阻尼过大时，系统将不能发生振动

D．发生阻尼振动，振动系统的机械能不发生变化;探究点二受迫振动和共振

导学探究

洗衣机在衣服脱水完毕关闭电源后，脱水桶还要转动一会才能停下来．在关闭电源后，发现洗衣机先振动得比较弱，有一阵子振动得很剧烈，然后振动慢慢减弱直至停下来．

(1)开始时，洗衣机为什么振动比较弱？

(2)期间剧烈振动的原因是什么？;归纳总结

1.受迫振动和共振的比较;2.对共振曲线(如图所示)的理解

(1)两坐标轴的意义

纵轴：受迫振动的振幅．

横轴：驱动力的频率．

(2)f0的意义：表示固有频率．

(3)认识曲线形状：f＝f0，共振；f＞f0或f＜f0，振幅较小．f与f0相差越大，振幅越小．

(4)结论：驱动力的频率f越接近振动系统的固有频率f0，受迫振动的振幅越大，反之振幅越小．;典例示范

例2如图所示，曲轴上挂一个弹簧振子，转动摇把，曲轴可带动弹簧振子上下振动．开始时不转动摇把，让振子自由振动，测得其频率为2Hz.现匀速转动摇把，转速为240r/min.则()

A．当转速增大时，弹簧振子的振幅增大

B．当转速减小时，弹簧振子的振幅减小

C．当振子稳定振动时，它的振动周期是0.5s

D．当振子稳定振动时，它的振动频率是4Hz;?;素