2018-2019學年高中物理 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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5外力作用下的振動,一、固有振動、阻尼振動1.固有振動:振動系統(tǒng)在_________作用下的振動。2.固有頻率:_____振動的頻率。3.阻尼:即阻力作用，通常包括_______或其他阻力。4.阻尼振動:振幅_________的振動。,不受外力,固有,摩擦力,逐漸減小,二、受迫振動與共振,1.驅(qū)動力:作用于振動系統(tǒng)的_______的外力。2.受迫振動:振動系統(tǒng)在_______作用下的振動。3.受迫振動的頻率:做受迫振動的頻率等于_______的頻率，與系統(tǒng)的固有頻率_____。,周期性,驅(qū)動力,驅(qū)動力,無關(guān),4.共振:(1)條件:驅(qū)動力頻率f_____系統(tǒng)的固有頻率f0。(2)特征:共振時受迫振動的_____最大。(3)共振曲線:如圖所示。,等于,振幅,【思考辨析】(1)受迫振動的頻率與振動系統(tǒng)的固有頻率無關(guān)。()(2)驅(qū)動力頻率越大，振幅越大。()(3)共振只有害處沒有好處。()(4)做受迫振動的物體一定會發(fā)生共振。()(5)阻尼振動的頻率隨振幅的減小而不斷減小。(),提示:(1)√。受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率。(2)。驅(qū)動力頻率越接近振動系統(tǒng)的固有頻率，振幅越大。(3)。生活中共振有時有益，有時有害，如共振篩是有益的。,(4)。物體做受迫振動時，當驅(qū)動力的頻率等于振動系統(tǒng)固有頻率時，才會發(fā)生共振，即發(fā)生共振的物體一定做受迫振動，做受迫振動的物體不一定發(fā)生共振。(5)。物體做阻尼振動時，振幅減小，頻率保持不變。,知識點一比較簡諧運動、阻尼振動與受迫振動探究導入:,生活中會見到陣風吹過樹枝，使樹枝左右搖擺，一會兒樹枝就會停下來，而蕩秋千的小朋友在一旁小朋友的不斷推動下不停地擺動。(1)樹枝的運動是什么運動？(2)秋千的擺動是什么運動？,提示:(1)樹枝的運動是阻尼振動。(2)秋千的擺動是受迫振動。,【歸納總結(jié)】(1)簡諧運動是一種理想化的模型，物體運動過程中的一切阻力都不考慮。(2)阻尼振動考慮阻力的影響，是更實際的一種運動。(3)受迫振動是物體做阻尼振動時受到周期性驅(qū)動力作用下的振動。,(4)三者對比列表:,【典題通關(guān)】【典例】某物理學習小組制作了一個實驗裝置，如圖所示，在曲軸A上懸掛一個彈簧振子，如果轉(zhuǎn)動把手，曲軸可以帶動彈簧振子上下振動，求:,(1)開始時不轉(zhuǎn)動把手，而用手往下拉振子，然后放手讓振子上下振動，測得振子在10s內(nèi)完成40次全振動，(不計空氣阻力和摩擦)振子做什么運動？其固有周期和固有頻率各是多少？若考慮摩擦和空氣阻力，振子做什么運動？(2)某同學若以轉(zhuǎn)速8r/s勻速轉(zhuǎn)動把手，振子的振動穩(wěn)定后，振子做什么運動？其周期和頻率各是多少？,【正確解答】(1)用手往下拉振子使振動系統(tǒng)獲得一定能量，放手后，在不計空氣阻力和摩擦的情況下，振子因所受回復力與位移成正比，方向與位移方向相反(F=-kx)，故它做簡諧運動，其周期和頻率是由它本身的性質(zhì)決定的，稱固有周期(T固)和固有頻率(f固)，根據(jù)題意可得:T固=s=0.25s，f固=Hz=4Hz；,當摩擦和空氣阻力存在時，振子在振動過程中要克服摩擦力和阻力做功消耗能量，導致其振幅越來越小，故振動為阻尼振動。,(2)由于把手轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)速為8r/s，它給彈簧振子的驅(qū)動力頻率為f驅(qū)=8Hz，周期T驅(qū)=s=0.125s，故振子做受迫振動，振動達到穩(wěn)定狀態(tài)后，其振動的頻率f(或周期T)等于驅(qū)動力的頻率(或周期)，而跟固有頻率(或周期)無關(guān)。答案:(1)簡諧運動0.25s4Hz阻尼振動(2)受迫振動0.125s8Hz,【過關(guān)訓練】1.(多選)下列說法中正確的是()A.有阻力的振動叫作受迫振動B.物體振動時受到外力作用，它的振動就是受迫振動C.物體在周期性外力作用下的振動叫作受迫振動D.物體在周期性外力作用下振動，它的振動頻率最終等于驅(qū)動力頻率,【解析】選C、D。物體在周期性外力作用下的振動叫作受迫振動，選項C對，B錯；這個周期性的外力應(yīng)當能給振動物體補充能量，而阻力不行，選項A錯；受迫振動的頻率最終等于驅(qū)動力頻率，選項D對。,2.如圖所示的裝置，彈簧振子的固有頻率是4Hz?，F(xiàn)勻速轉(zhuǎn)動把手，給彈簧振子以周期性的驅(qū)動力，測得彈簧振子振動達到穩(wěn)定時的頻率為1Hz，則把手轉(zhuǎn)動的頻率為(),A.1HzB.3HzC.4HzD.5Hz【解析】選A。受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率，把手轉(zhuǎn)動的頻率為1Hz，選項A正確。,知識點二對共振的理解探究導入:洗衣機在把衣服脫水完畢拔掉電源后，電動機還要轉(zhuǎn)動一會才能停下來。在拔掉電源后，發(fā)現(xiàn)洗衣機先振動得比較小，然后有一陣子振動得很劇烈，然后振動慢慢減小直至停下來。,(1)開始時，洗衣機為什么振動比較小？(2)期間劇烈振動的原因是什么？提示:(1)開始時，洗衣機的固有頻率與脫水桶的頻率相差較遠。(2)劇烈振動的原因是此時脫水桶的頻率與洗衣機的固有頻率接近。,【歸納總結(jié)】1.共振條件的理解:(1)從受力角度看:當振動物體所受驅(qū)動力的方向跟它的運動方向相同時，驅(qū)動力對它起加速作用，使它的振幅增大，當驅(qū)動力的頻率等于物體的固有頻率時，它的每一次作用都使物體的振幅增加，從而振幅達到最大。,(2)從功能關(guān)系看:當驅(qū)動力的頻率等于物體的固有頻率時，驅(qū)動力始終對物體做正功，使振動能量不斷增加，振幅不斷增大，直到增加的能量等于克服阻尼作用損耗的能量，振幅才不再增加。,2.共振曲線的理解:(1)兩坐標軸的意義:如圖所示?？v軸:受迫振動的振幅，橫軸:驅(qū)動力頻率。,(2)f0的意義:表示固有頻率。(3)認識曲線形狀:f=f0，共振；f>f0或f下載提示(請認真閱讀)
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