遼寧省大連市高中物理 第十一章 機(jī)械振動 11.5 外力作用下的振動課件 新人教版選修3-4.ppt

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振動的能量與振幅有關(guān)，振幅越大，振動的能量越大。,簡諧運(yùn)動中動能和勢能在發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能的總量保持不變，即機(jī)械能守恒。,振動系統(tǒng)不受外力的作用下的振動稱為固有振動，其振動頻率稱為固有頻率。,下面要研究振動系統(tǒng)受到外力作用下的運(yùn)動：,外力作用下的振動,1.通過實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識受迫振動的特點(diǎn)。2.知道共振發(fā)生的條件以及應(yīng)用共振和防止共振的事例和方法,知識與能力:,1.通過演示實(shí)驗(yàn)，了解阻尼振動的特點(diǎn)，明確受迫振動的頻率決定于驅(qū)動力的頻率。2.通過分析實(shí)際例子，得到什么是受迫振動和共振現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力.,過程與方法:,1.振動有多種不同類型說明各種運(yùn)動形式都是普遍性下的特殊性的具體體現(xiàn)。2.通過共振產(chǎn)生條件的教學(xué)，認(rèn)識內(nèi)因和外因的關(guān)系。,情感、態(tài)度與價值觀：,受迫振動的概念以及共振及產(chǎn)生共振的條件,共振及產(chǎn)生共振的條件,教學(xué)重點(diǎn),教學(xué)難點(diǎn),一、阻尼振動,二、受迫振動,三、共振,一、阻尼振動,實(shí)際的振動與理想化的振動不同，由于振動過程中要克服阻力做功，將一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，導(dǎo)致振動的總能量不斷減小，即振幅不斷減小。,振幅逐漸減小的振動叫做阻尼振動,分析,1、阻尼振動,a.振幅減小的快慢跟所受的阻尼有關(guān)，阻尼越大，振幅減小得越快。b.物體做阻尼振動時頻率不變。c.阻尼振動若在一段不太長的時間內(nèi)振幅沒有明顯的減小，可認(rèn)為是等幅振動。,注意,2、阻尼振動的圖像3、實(shí)際的自由振動一定是阻尼振動,二、受迫振動,我們想使物體保持持續(xù)的振動，如何實(shí)現(xiàn)？,想一想,補(bǔ)充能量,1、驅(qū)動力作用在振動系統(tǒng)上的周期性外力2、受迫振動系統(tǒng)在驅(qū)動力作用下的振動,物體做受迫振動時，振動穩(wěn)定后的頻率與什么有關(guān)？,思考,受迫振動物體的頻率由什么決定？,3、受迫振動的特點(diǎn)受迫振動的頻率總等于驅(qū)動力的頻率，與系統(tǒng)的固有頻率無關(guān)。,三、共振,1、共振驅(qū)動力的頻率等于系統(tǒng)的固有頻率時，受迫振動的振幅最大，這種現(xiàn)象叫做共振。,2、共振曲線,驅(qū)動力的頻率與系統(tǒng)的固有頻率相差越少，振幅越大，相差越多，振幅越小。,3、共振的應(yīng)用和防止,微波爐加熱原理食物中水分子的振動頻率約為2500MHz，具有大致相同頻率的電磁波稱為“微波”。微波爐加熱食品時，爐內(nèi)產(chǎn)生很強(qiáng)的振蕩電磁場，使食物中的水分子作受迫振動，發(fā)生共振，將電磁輻射能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，從而使食物的溫度迅速升高。微波加熱是對物體內(nèi)部的整體加熱，極大地提高了加熱效率。,唐朝時候，洛陽某寺一僧人房中掛著的一件樂器，經(jīng)常莫名其妙地自動鳴響，僧人因此驚恐成疾，四處求治無效。他有一個朋友是朝中管音樂的官員，聞訊特去看望他。這時正好聽見寺里敲鐘聲，那件樂器又隨之作響。于是朋友說：你的病我可以治好，因?yàn)槲艺业侥愕牟「?。只見朋友找到一把鐵銼，在樂器上銼磨幾下，樂器便再也不會自動作響了。,洗衣機(jī)把衣服脫水完畢切斷電源后，電動機(jī)由于慣性還要轉(zhuǎn)一會兒才能停下來，在這個過程中，洗衣機(jī)的振動劇烈程度有變化，其中有一陣子最劇烈，試分析這一現(xiàn)象。,輪船航行時要看波浪的撞擊方向而改變速度和方向,機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時為了防止共振要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速或者在振動物體底座加防振墊。,,①軍隊(duì)過橋隨步走，火車過橋慢行,生活中的共振現(xiàn)象,美國有一農(nóng)場農(nóng)婦，習(xí)慣于用吹笛的方式招呼丈夫回家吃飯，可當(dāng)她有一次吹笛時，居然發(fā)現(xiàn)樹上的毛毛蟲紛紛墜地而死，驚訝之余，她到自己的果園吹了幾個小時，一下子將果樹上的毛毛蟲收拾的一干二凈，究其原因，還是笛子發(fā)出的聲音引起毛毛蟲內(nèi)臟發(fā)生劇烈共振而死亡。,4、共鳴,1940年，美國的全長860米的塔柯姆大橋因大風(fēng)引起的共振而塌毀,古希臘的學(xué)者阿基米德曾豪情萬丈地宣稱：給我一個支點(diǎn)，我能撬動地球。而現(xiàn)代的美國發(fā)明家特士拉更是“牛氣”，他說：用一件共振器，我就能把地球一裂為二。共振武器,1.防止：使驅(qū)動力的頻率與物體的固有頻率不同，而且相差越大越好。2.應(yīng)用：使驅(qū)動力的頻率接近或等于振動物體的固有頻率。,總結(jié),2.受迫振動：系統(tǒng)在外界驅(qū)動力作用下的振動。,3.系統(tǒng)做受迫振動時，振動穩(wěn)定后的頻率等于驅(qū)動力的頻率，跟系統(tǒng)的固有頻率無關(guān)。,1.阻尼振動：振幅越來越小的振動。,4.驅(qū)動力的頻率等于振動系統(tǒng)的固有頻率時，受迫振動的振幅增大，這種現(xiàn)象叫做共振。,5.利用共振時，應(yīng)使驅(qū)動力的頻率接近或等于振動系統(tǒng)的固有頻率；防止共振時，應(yīng)使驅(qū)動力的頻率與系統(tǒng)的固有頻率不同，而且相差越大越好。,1.如圖所示，是用來測量各種發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速計(jì)原理圖。在同一鐵支架NM上焊有固有頻率依次為80Hz、60Hz、40Hz、20Hz的四個鋼片a、b、c、d。將M端與正在轉(zhuǎn)動的電動機(jī)接觸，發(fā)現(xiàn)b鋼片振幅最大，則電動機(jī)轉(zhuǎn)速為_________r/min，a、b、c、d此時振動頻率為___________。,60Hz,3600,2.如圖所示演示裝置，一根張緊的水平繩上掛著四個單擺，讓b擺擺動，其余各擺也擺動起來，可以發(fā)現(xiàn)（）A.各擺擺動的周期均與b擺相同B.a擺擺動周期最短C.c擺擺動周期最長D.c擺振幅最大,A,3.兩個彈簧振子，甲的固有頻率為f，乙的固有頻率為4f，當(dāng)它們均在頻率為2f的驅(qū)動力作用下做受迫振動時，則（）A.甲的振幅較大，振動頻率為fB.乙的振幅較大，振動頻率為4fC.甲的振幅較大，振動頻率為2fD.乙的振幅較大，振動頻率為2f,C,4.如圖為單擺在兩次受迫振動中的共振曲線，則下列說法正確的是(),,A．若兩次受迫振動分別在月球上和地球上進(jìn)行，且擺長相同，則圖線Ⅰ表示月球上單擺的共振曲線B．若兩次受迫振動是在地球上同一地點(diǎn)進(jìn)行，則兩次擺長之比，lⅠ∶lⅡ=25∶4C．圖線Ⅱ若是在地面上完成的，則該擺擺長約為1mD．若擺長均為1m，則圖線Ⅰ是在地面上完成的,如圖為單擺在兩次受迫振動中的共振曲線，則下列說法正確的是(),ABC,