高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册6 受迫振动 共振课前预习ppt课件

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册6 受迫振动 共振课前预习ppt课件，共23页。PPT课件主要包含了学科素养与目标要求，物理观念，科学思维，科学探究，不受外力，受迫振动，周期性，驱动力，即学即用，答案阻尼振动等内容，欢迎下载使用。

1.知道什么是固有振动和阻尼振动，并能从能量的观点给予说明.2.知道受迫振动的频率等于驱动力的频率，而跟振动物体的固有频率无关.3.理解共振的概念，知道常见共振的应用和危害.
比较简谐运动、阻尼振动、受迫振动的关系，得到受迫振动频率等于驱动力的频率的结论.
通过做受迫振动的实验，使学生了解受迫振动的特点，体会受迫振动的相关概念.
1.固有振动和固有频率(1)固有振动：振动系统在 作用下的振动.(2)固有频率： 振动的频率.2.阻尼振动(1)阻尼：当振动系统受到 的作用时，振动受到了阻尼.(2)阻尼振动： 逐渐减小的振动，如图1所示.
一、固有振动、阻尼振动
1.驱动力作用于振动系统的 的外力.2.受迫振动(1)定义：系统在 作用下的振动.(2)受迫振动的频率(周期)做受迫振动的物体，其振动频率总 驱动力的频率，与系统的固有频率 .
1.定义驱动力的频率f 系统的固有频率f0时，受迫振动的 最大，这种现象叫做共振.2.共振曲线(如图2所示)
1.判断下列说法的正误.(1)受迫振动的频率与振动系统的固有频率无关.(　　)(2)驱动力频率越大，振幅越大.(　　)(3)共振只有害处没有好处.(　　)(4)做受迫振动的物体一定会发生共振.(　　)(5)阻尼振动的频率随振幅的减小而不断减小.(　　)
2.A、B两个弹簧振子，A的固有频率为f，B的固有频率为4f，若它们均在频率为f的驱动力作用下做受迫振动，则____的振幅较大，A的振动频率是____，B的振动频率是____.
如图所示的实验装置为一挂在曲轴上的弹簧振子，匀速摇动手柄，下面的弹簧振子就会振动起来.实际动手做一下，然后回答以下几个问题.
一、简谐运动、阻尼振动和受迫振动
(1)如果手柄不动而用手拉动一下振子，从振幅角度看弹簧振子的振动属于什么振动？
(2)从没有系统外力作用角度看弹簧振子的振动属于什么振动？
(3)手柄匀速摇动时，观察到振幅有什么变化？为什么？
答案　振幅不变，提供系统外力，补偿系统损失的能量
(4)用不同的转速匀速转动手柄，弹簧振子的振动有何不同？这能说明什么问题？
答案　转速大时弹簧振子振动得快，说明弹簧振子振动的周期和频率由手柄转速决定.
1.三种振动的理解(1)简谐运动：一种理想化的模型，物体运动过程中的一切阻力都不考虑.(2)阻尼振动：考虑阻力的影响，是更实际的一种运动.(3)受迫振动：物体做阻尼振动时受到周期性驱动力作用下的振动.
例1　(多选)一单摆做阻尼振动，则在振动过程中 A.振幅越来越小，频率也越来越小B.振幅越来越小，频率不变C.在振动过程中，通过某一位置时，机械能始终不变D.在振动过程中，机械能不守恒
解析　因单摆做阻尼振动，所以振幅越来越小，机械能越来越小，振动频率不变，故选B、D.
例2　如图3所示，在曲轴上悬挂一弹簧振子，转动摇把，曲轴可以带动弹簧振子上下振动.开始时不转动摇把，让振子自由上下振动，测得其频率为2 Hz，然后以60 r/min的转速匀速转动摇把，当振子振动稳定时，它的振动周期为
解析　弹簧振子受摇把的作用而振动，做受迫振动，所以其振动的周期等于驱动力的周期，60 r/min＝1 r/s，故T＝1 s，正确答案为C.
s B.0.5 s C.1 s D.2 s
洗衣机在衣服脱水完毕拔掉电源后，电动机还要转动一会才能停下来.在拔掉电源后，发现洗衣机先振动得比较弱，有一阵子振动得很剧烈，然后振动慢慢减弱直至停下来.(1)开始时，洗衣机为什么振动比较弱？
答案　开始时，脱水桶转动的频率远高于洗衣机的固有频率，振幅较小，振动比较弱.
(2)期间剧烈振动的原因是什么？
答案　当洗衣机脱水桶转动的频率等于洗衣机的固有频率时发生共振，振动剧烈.
共振及其应用与防止1.共振的条件：驱动力的频率与系统的固有频率相等，即f驱＝f固.2.共振曲线如图4所示，共振曲线的横坐标为驱动力的频率，纵坐标为受迫振动系统的振幅.
(1)从受力角度看：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，直到振幅达到最大.(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，直到增加的能量等于克服阻尼作用损耗的能量，振幅才不再增加.振动能量最大，振幅最大.(3)认识曲线的形状：f＝f0，共振；f＞f0或f＜f0，振幅较小.f与f0相差越大，振幅越小.
3.共振的利用与防止(1)利用：要利用共振，就应尽量使驱动力的频率与物体的固有频率一致.如共振筛、共振转速计等.(2)防止：在需要防止共振危害时，要尽量使驱动力的频率和固有频率不相等，而且相差越多越好.如：部队过桥应便步走.说明：共振是物体做受迫振动时的一种特殊现象.
例3　(2018·吉林八校联考高二下学期期中)下表记录了某受迫振动的振幅随驱动力频率变化的关系，若该振动系统的固有频率为f固，则
A.f固＝60 Hz B.60 Hz＜f固＜70 HzC.50 Hz＜f固≤60 Hz D.以上三个都不对
解析　从如图所示的共振曲线可判断出f驱与f固相差越大，受迫振动的振幅越小；f驱与f固越接近，受迫振动的振幅越大.并可以从中看出f驱越接近f固，振幅的变化越慢.比较各组数据知f驱在50～60 Hz范围内时，振幅变化最小，因此50 Hz＜f固≤60 Hz，即C正确.
例4　(多选)下列关于共振和防止共振的说法，正确的是 A.共振现象总是有害的，所以要避免共振现象发生B.队伍过桥要慢行是为了不产生周期性的驱动力，从而避免产生共振C.火车过桥慢行是为了使驱动力的频率远小于桥的固有频率，从而避免产生 共振D.利用共振时，应使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率，防止共 振危害时，应使驱动力的频率远离振动物体的固有频率
解析　共振现象有利也有弊，A项错误；过桥慢行是为了使驱动力的频率与桥的固有频率相差很多，从而避免桥产生共振现象，B项错误，C项正确；当固有频率与驱动力的频率相同时，物体产生共振现象，D项正确.