教科版高中物理选择性必修第一册精品课件 第2章 机械振动 5.阻尼振动 受迫振动.ppt

;;基础落实·必备知识全过关;;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)自由振动的振幅保持不变,叫作无阻尼振动。自由振动的频率叫作系统的固有频率。?

由本身的特征决定

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振动图像;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,这种的外力叫作驱动力。?

2.受迫振动

系统在驱动力作用下的振动。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。?;三、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。

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。;四、共振的应用和防止

1.共振的应用

测量机器转速的及筛分各种粒度的物料的。?

2.共振的防止

在需要防止共振时,应使驱动力的频率远离振动系统的。?;情境链接

任何物体都有一定的固有频率,如果把人作为一个有弹性的整体来看,在水平方向的固有频率约为3~6Hz,竖直方向的固有频率约为4~8Hz。有关部门作出规定:用手操作的各类振动机械的频率必须大于20Hz。你知道这是为什么吗?;教材拓展

阅读教材P58“发展空间”,其中提到发射载人宇宙飞船时,要考虑共振可能给航天员造成的伤害,其伤害原因是什么?;易错辨析

(1)物体做受迫振动时,其振动频率与固有频率有关。()

(2)物体在发生共振时的振动是受迫振动。()

(3)驱动力的频率越大,物体做受迫振动的振幅越大。()

(4)阻尼振动的振幅逐渐减小,所以周期也逐渐减小。()

(5)有阻力的振动叫作受迫振动。()

(6)用重锤敲击一下悬吊着的钟后,钟的摆动是受迫振动。()

(7)打点计时器接通电源后,振针的振动是受迫振动。();;;知识归纳

(1)阻尼振动考虑阻力的影响,是更实际的一种运动。

(2)二者对比列表如下。;特别提示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。;应用体验

【例1】(多选)一个单摆在空气中振动,其振动图像如图所示。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.摆球在振动过程中振动的频率发生变化

D.摆球在A时刻的机械能大于B时刻的机械能;方法技巧理解阻尼振动的两个方面

一是振动的能量方面,由于阻力做负功,振动物体的机械能逐渐减小,振幅逐渐变小,但由于振动中动能与势能相互转化,不能说下一时刻的动能(或势能)变小;

二是振动的周期与频率方面,周期与频率由振动系统本身决定,阻尼振动中周期与频率不变。;对点演练1

(多选)一单摆在空气中振动,振幅逐渐减小。下列说法正确的是()

A.机械能逐渐转化为其他形式的能

B.后一时刻的动能一定小于前一时刻的动能

C.后一时刻的势能一定小于前一时刻的势能

D.后一时刻的机械能一定小于前一时刻的机械能;;知识归纳

1.受迫振动的振幅与驱动力频率的关系

(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为振动物体的固有频率。

(3)认识曲线形状:当f=f0时,振幅最大,发生共振;

当ff0或ff0时,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。;2.共振现象的应用

共振技术普遍应用于机械、化学、力学、电磁学、光学、原子物理学、工程技术等几乎所有的科技领域。如各种乐器中音腔在共鸣箱中的振动利用了“力学共振”,电磁波的接收和发射利用了“电磁共振”,激光的产生利用了“光学共振”,医疗中已经非常普及的“核磁共振”等。

特别提示利用共振解决问题的方法

(1)在分析解答有关共振问题时,要抓住产生共振的条件,驱动力的频率等于系统固有频率时产生共振,此时振动的振幅最大。

(2)在解决有关共振的实际问题时,要抽象出受迫振动这一物理模型,弄清驱动力频率和固有频率,然后利用共振的条件进行求解。

(3)图像法解决问题直观方便,利用共振图线可以找出最大振幅,以及振动的固有频率。;应用体验;解析B、C