人教版高中物理选修3-4精品课件 第十一章 5 外力作用下的振动.ppt

*-*-课前篇自主预习课堂篇探究学习不积跬步，无以至千里；不积小流，无以成江海！5外力作用下的振动读一读·思一思辨一辨·议一议一、固有振动和阻尼振动阅读教材第18页,知道固有振动、固有频率和阻尼振动,并从能量的观点学习。1.什么是固有振动?答案:简谐运动的物体受到的回复力,是振动系统内部的相互作用力。如果振动系统不受外力的作用,此时的振动叫作固有振动。2.什么是阻尼振动?答案:振幅逐渐减小的振动。读一读·思一思辨一辨·议一议二、受迫振动和共振阅读第18、19页,知道受迫振动和共振的概念。1.什么是受迫振动?答案:振动系统在驱动力作用下的振动。2.受迫振动的频率与什么因素有关?答案:做受迫振动的振动系统稳定后,其振动频率等于驱动力的频率,与系统的固有频率无关。3.产生共振的条件是什么?答案:驱动力频率等于振动系统的固有频率。读一读·思一思辨一辨·议一议1.思考辨析。(1)阻尼振动是机械能不断减小的振动,它一定不是简谐运动。()答案:√(2)单摆的振幅越来越小,是因为其能量在不断消失。()解析:单摆总能量是守恒的,只是机械能不断减小。答案:×(3)在外力作用下的振动就是受迫振动。()解析:只有在周期性外力(驱动力)的作用下物体所做的振动才是受迫振动。答案:×读一读·思一思辨一辨·议一议2.探究讨论。(1)生活中的共振应如何应用与防止?答案:应用:在应用共振时,驱动力频率接近或等于振动系统的固有频率,如转速计、共振筛。防止:在防止共振时,驱动力频率与系统的固有频率相差越大越好,如部队过桥时用便步。(2)受迫振动稳定后其振动频率与自身物理条件有关吗?答案:受迫振动稳定后的频率由驱动力的频率决定,与自身物理条件无关。(3)驱动力的频率满足什么条件时振子的振幅最大?答案:驱动力的频率等于系统的固有频率。探究一探究二当堂检测比较简谐运动、阻尼振动和受迫振动问题导引“余音绕梁,三日不绝。”形容歌声或音乐的优美,耐人寻味。但在日常生活中,当弹奏结束后,乐声会越来越弱,并最终消失,这是为什么呢?要点提示:由于乐声受到空气的阻尼作用,振幅越来越小,因此乐声也就越来越弱了。探究一探究二当堂检测名师精讲探究一探究二当堂检测探究一探究二当堂检测特别提醒阻尼振动中振幅虽逐渐减小,但振动频率不会变化,此频率称为固有频率,由振动系统决定。振动按能量是否损耗分为阻尼振动(减幅振动)和无阻尼振动(等幅振动);按振动的成因分为自由振动和受迫振动。探究一探究二当堂检测典例剖析例题1单摆做阻尼振动的振动图线如图所示,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时刻的机械能探究一探究二当堂检测【思考问题】(1)单摆的摆球在什么位置时重力势能最大?(2)单摆总的机械能如何变化?提示:(1)在最高点时。(2)单摆做阻尼振动,机械能减少。解析:在单摆振动过程中,因不断克服空气阻力做功使动能逐渐转化为内能,故选项C错误,选项D正确;虽然单摆总的机械能在逐渐减小,但在振动过程中动能和重力势能仍在不断地相互转化,由于A、B两时刻,单摆的位移相等,所以重力势能相等,但动能不相等,故选项A错误,选项B正确。答案:BD探究一探究二当堂检测归纳总结阻尼振动及能量变化(1)阻尼振动与简谐运动的关系:实际的振动都会受到阻力的作用,是阻尼振动。当阻力很小时,可以认为是简谐运动。(2)机械能E等于动能Ek和势能Ep之和,即E=Ek+Ep,阻尼振动中,E减小,但动能和势能仍相互转化。探究一探究二当堂检测变式训练1在如图所示的振动图象中,在1~3s的时间范围内,下列时刻振动物体的动能与势能之和最大的是()A.1.2s B.2sC.2.5s D.3s解析:随着阻力的作用,机械能损失越来越多,故1.2s时能量最大。答案:A探究一探究二当堂检测对共振和共振曲线的理解问题导引用扁担挑水时,有时桶里的水会荡得厉害,并从桶中溅出来,这是为什么?要点提示:人挑水时,通过扁担对水桶施加周期性的驱动力,当驱动力的频率等于桶里水的固有频率时,水发生共振,水的动荡就越来越厉害,就会从桶中溅出来。探究一探究二当堂检测名师精讲1.发生共振的条件及理解(1)驱动力的频率等于振动系统的固有频率。(2)对共振条件的理解①从受力角度看:当振动物体所受驱动力的方向跟它的运动方向相同时,驱动