2017-2018學(xué)年高中物理第一章機械振動第4講阻尼振動受迫振動課件教科版選修3 .ppt

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第4講阻尼振動受迫振動,[目標(biāo)定位]1.知道阻尼振動和無阻尼振動并能從能量的觀點給予說明.2.知道受迫振動的概念．知道受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率，而跟振動物體的固有頻率無關(guān).3.理解共振的概念，知道常見共振的應(yīng)用和危害．,一、阻尼振動1．阻尼振動系統(tǒng)在振動過程中受到______的作用，振動逐漸消逝，__________逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌芰?，這種振動叫做______振動．2．自由振動(無阻尼振動)系統(tǒng)不受外力作用，也不受任何阻力，只在自身________作用下的振動．,阻力,振動能量,阻尼,回復(fù)力,3．固有頻率：______振動的頻率．固有頻率由________________決定．想一想阻尼振動中，在振幅逐漸減小的過程中，振子的周期如何變化？答案不變．周期與振幅無關(guān)．,自由,系統(tǒng)本身的,特征,二、受迫振動1．驅(qū)動力：________的外力．2．受迫振動：系統(tǒng)在________作用下的振動．3．振動穩(wěn)定后受迫振動的周期總等于________的周期，受迫振動穩(wěn)定后的頻率與物體的固有頻率______關(guān)系．三、共振驅(qū)動力的頻率______振動物體的固有頻率時，受迫振動的振幅最大，這種現(xiàn)象叫做______．,周期性,驅(qū)動力,驅(qū)動力,沒有,等于,共振,想一想自由振動、受迫振動和共振分別對應(yīng)的周期(或頻率)是什么？答案自由振動對應(yīng)固有周期(或固有頻率)，受迫振動對應(yīng)驅(qū)動力的周期(或頻率)，而共振對應(yīng)的是驅(qū)動力的周期(或頻率)與固有周期(或頻率)相等．,四、共振的應(yīng)用和防止在需要利用共振時，應(yīng)使驅(qū)動力的頻率______或______振動系統(tǒng)的固有頻率；在需要防止共振時，應(yīng)使驅(qū)動力的頻率______振動系統(tǒng)的固有頻率.,接近,等于,遠(yuǎn)離,1．阻尼振動是振動系統(tǒng)在阻力的作用下，振幅逐漸減小的振動．說明：阻尼振動中振幅雖逐漸減小，但振動的頻率不會變化，此頻率為固有頻率，由振動系統(tǒng)決定．2．受迫振動是指系統(tǒng)在驅(qū)動力作用下的振動．做受迫振動的物體的振動頻率等于驅(qū)動力的頻率，與物體的固有頻率無關(guān)．說明：受迫振動中，若周期性的驅(qū)動力給系統(tǒng)補充的能量與系統(tǒng)因振動阻尼消耗的能量相等，物體做等幅振動，但此振動不是簡諧運動．,一、阻尼振動和受迫振動,【例1】(多選)一單擺在空氣中振動，振幅逐漸減小，下列說法中正確的是()A．振動能量逐漸轉(zhuǎn)化為其他形式的能B．后一時刻的動能一定小于前一時刻的動能C．后一時刻的勢能一定小于前一時刻的勢能D．后一時刻的機械能一定小于前一時刻的機械能,解析單擺在振動過程中，因不斷克服空氣阻力做功使振動能量逐漸轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，A、D正確；雖然單擺總的機械能在逐漸減小，但在振動過程中動能和勢能仍不斷地相互轉(zhuǎn)化，動能轉(zhuǎn)化為勢能時，動能逐漸減小，勢能逐漸增大，而勢能轉(zhuǎn)化為動能時，勢能逐漸減小，動能逐漸增大，所以不能斷言后一時刻的動能(或勢能)一定小于前一時刻的動能(或勢能)，故B、C錯誤．答案AD,解析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．答案A,二、對共振的理解1．定義物體做受迫振動時，當(dāng)驅(qū)動力的頻率等于系統(tǒng)的固有頻率時，振動的振幅最大，這種現(xiàn)象叫共振．2．發(fā)生共振的條件f驅(qū)＝f固，即驅(qū)動力的頻率等于振動系統(tǒng)的固有頻率．,4．共振的防止與利用(1)利用：由共振的條件知，要利用共振，就應(yīng)盡量使驅(qū)動力的頻率與物體的固有頻率一致．如共振篩、共振轉(zhuǎn)速計等．(2)防止：由共振曲線可知，在需要防止共振危害時，要盡量使驅(qū)動力的頻率和固有頻率不相等，而且相差越多越好．如：部隊過橋應(yīng)便步走．說明：共振是物體做受迫振動時的一種特殊現(xiàn)象．,解析A振動起來后，使得B、C、D、E做受迫振動，振動的頻率都等于A振動的頻率，即各擺振動的周期都相等，選項C錯誤，D正確；由于D與A的擺長相差最大，E與A的擺長相等，所以D的振幅最小，E發(fā)生共振，振幅最大，選項A錯誤，B正確．答案BD,【例4】(多選)如圖4所示一彈簧振子做受迫振動時的振幅與驅(qū)動力頻率的關(guān)系，由圖可知()圖4A．驅(qū)動力頻率為f2時，振子處于共振狀態(tài)B．驅(qū)動力頻率為f3時，振子的振動頻率為f3C．假如讓振子自由振動，它的頻率為f2D．振子做自由振動時，頻率可以為f1、f2、f3,解析由題圖可知當(dāng)驅(qū)動力的頻率為f2時，振子的振幅最大，即振子發(fā)生共振現(xiàn)象，故A正確；由共振條件知振子的固有頻率為f2，所以C正確，D錯誤；振子做受迫振動時，振動頻率由驅(qū)動力的頻率決定，故B正確．答案ABC,