人教版高中物理选择性必修第一册精品课件 第二章 机械振动 6 受迫振动 共振.ppt

即学即用练一练一个单摆做受迫振动,其共振曲线(振幅A与驱动力的频率f的关系)如图所示,则()A.此单摆的固有周期约为0.5sB.此单摆的摆长约为1mC.若摆长增大,单摆的固有频率增大D.若摆长增大,共振曲线的峰将向右移动答案B重难探究?能力素养全提升探究一比较简谐运动、阻尼振动和受迫振动【情境探究】“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。【知识归纳】比较项简谐运动阻尼振动受迫振动概述振动图像(x-t图像)是一条正弦曲线振幅逐渐减小的振动振动系统在驱动力作用下的振动产生条件不受阻力作用受阻力作用受阻力和驱动力作用频率固有频率固有频率驱动力频率振幅不变减小大小不确定比较项简谐运动阻尼振动受迫振动振动图像??形状不确定振动能量振动物体的机械能不变机械能逐渐减小驱动力对振动系统做功,补偿系统的能量损耗实例弹簧振子振动,单摆做小角度摆动敲锣打鼓发出的声音越来越弱扬声器纸盆振动发声、钟摆的摆动要点笔记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。【应用体验】典例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.单摆的机械能逐渐转化为其他形式的能B.单摆后一时刻的动能一定小于前一时刻的动能C.单摆振幅减小,频率也随着减小D.单摆振幅虽然减小,但其频率不变审题突破读取题干获取信息单摆在空气中振动受空气阻力作用,频率不变单摆的机械能,其他形式的能机械能转化为内能单摆后一时刻的动能远离平衡位置动能减小,向平衡位置运动动能增大答案AD解析单摆做阻尼振动,因不断克服空气阻力做功而使机械能转化为其他形式的能,但是在振动过程中,动能和势能仍不断相互转化,故选项A正确,选项B错误;做阻尼振动的物体,频率由系统的特征决定,与振幅无关,所以其频率不变,选项C错误,选项D正确。规律方法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。针对训练1(多选)单摆做阻尼振动的振动图像如图所示,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?答案BD解析在单摆振动过程中,因不断克服空气阻力做功使机械能逐渐转化为内能,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。探究二对共振和共振曲线的理解【情境探究】据说唐代洛阳有个和尚的磬常常不敲自鸣。寺院里的钟声响起,磬会发出嗡嗡的响声。用工具打磨磬后,磬再也不会无故发声了。磬为什么会不敲自鸣呢?磬的自鸣又是怎样消失的呢?要点提示磬不敲自鸣是因为其固有频率和寺里的钟声频率相同引起了共振;对磬进行打磨,改变了磬的固有频率,从而破坏了磬和寺里钟声的共振条件,磬也就不会不敲自鸣了。【知识归纳】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,驱动力对它起加速作用,使它的振幅增大,当驱动力的频率等于物体的固有频率时,它的每一次作用都使物体的振幅增加,从而振幅达到最大。②从功能关系看:当驱动力的频率等于物体的固有频率时,驱动力始终对物体做正功,使振动能量不断增加,振幅不断增大,直到达到最大值。2.共振曲线及理解如图所示,共振曲线直观地反映了物体做受迫振动的振幅与驱动力频率的关系。(1)当驱动力的频率f偏离固有频率f0较大时,受迫振动的振幅较小。(2)当驱动力的频率f等于固有频率f0时,受迫振动的振幅最大。【应用体验】典例2如图所示,在曲柄A上悬挂一个弹簧振子,如果转动摇把C可带动曲轴BAD,用手往下拉物体,再放手使弹簧振子上下振动,测得物体在10s内完成20次全振动,然后匀速转动摇把,当转速为r/min,弹簧振子振动最剧烈,稳定后的振动周期为s。?审题突破读取题干获