教科版 (2019)选择性必修 第一册5 阻尼振动 受迫振动课堂教学课件ppt

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1.知道什么是阻尼振动,什么是受迫振动,什么是共振。(物理观念)2.知道阻尼振动能量的转化情况。掌握物体做受迫振动的特点。(科学思维)3.掌握产生共振的条件。(科学思维)4.知道常见的共振的应用和危害。(科学态度与责任)
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一、阻尼振动1.自由振动系统不受外力作用,只在自身　　　　　　作用下的振动,称为自由振动。理想情况下(即不受任何阻力,没有任何能量损耗)自由振动的振幅保持不变,叫作无阻尼振动。自由振动的频率叫作系统的固有频率。 　　 由本身的特征决定2.阻尼振动系统在振动过程中受到摩擦及空气阻力等的作用,振动逐渐　　　　,即振幅逐渐　　　　,振动能量逐步转变为其他能量。 
3.无阻尼振动和阻尼振动的振动图像
二、受迫振动1.驱动力如果用周期性的外力作用于振动系统,补偿系统的能量损耗,使系统持续　　　　地振动下去,这种　　　　　　的外力叫作驱动力。 2.受迫振动系统在驱动力作用下的振动。做受迫振动的物体振动稳定后,其振动频率等于　　　　　　的频率,与物体的固有频率无关。 
三、共振驱动力的频率等于振动物体的固有频率时,受迫振动的振幅最大,这种现象叫作共振。如图表示受迫振动的振幅A与驱动力频率f的关系,其中f0为振动物体的固有频率。
四、共振的应用和防止1.共振的应用测量机器转速的　　　　　　及筛分各种粒度的物料的　　　　　　。 2.共振的防止在需要防止共振时,应使驱动力的频率远离振动系统的　　　　　　　。 
情境链接任何物体都有一定的固有频率,如果把人作为一个有弹性的整体来看,在水平方向的固有频率约为3~6 Hz,竖直方向的固有频率约为4~8 Hz。有关部门作出规定:用手操作的各类振动机械的频率必须大于20 Hz。你知道这是为什么吗?
提示 若操作员工作时所受驱动力的频率与自身的固有频率接近或相等,就会对操作员的健康造成伤害。这样规定是为了保障操作员的安全与健康,防止共振造成危害。
教材拓展阅读教材P58“发展空间”,其中提到发射载人宇宙飞船时,要考虑共振可能给航天员造成的伤害,其伤害原因是什么?
提示 因为人的内脏和身躯的固有频率一般在几赫兹范围内,而大型火箭发射时要产生较强的超低频振动,这种振动形成的驱动力容易使人体器官发生共振,造成人体器官的损伤。
易错辨析(1)物体做受迫振动时,其振动频率与固有频率有关。(　　)(2)物体在发生共振时的振动是受迫振动。(　　)(3)驱动力的频率越大,物体做受迫振动的振幅越大。(　　)(4)阻尼振动的振幅逐渐减小,所以周期也逐渐减小。(　　)(5)有阻力的振动叫作受迫振动。(　　)(6)用重锤敲击一下悬吊着的钟后,钟的摆动是受迫振动。(　　)(7)打点计时器接通电源后,振针的振动是受迫振动。(　　)
探究点一　简谐运动与阻尼振动的比较
导学探究如图所示,该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。如果手柄不动而用手拉动一下弹簧振子,会看到什么现象?这种振动属于什么振动?该振动的频率变吗?
提示 振子的振幅逐渐减小。属于阻尼振动。振动频率保持不变。
知识归纳(1)阻尼振动考虑阻力的影响,是更实际的一种运动。(2)二者对比列表如下。
特别提示　阻尼振动的三个特点(1)振幅逐渐减小,最后停止振动。(2)系统的机械能逐渐减少,最后耗尽。(3)周期、频率不随振幅的变化而变化。
应用体验【例1】 (多选)一个单摆在空气中振动,其振动图像如图所示。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.摆球在振动过程中振动的频率发生变化D.摆球在A时刻的机械能大于B时刻的机械能
解析 单摆在振动过程中,不断克服空气阻力做功使机械能逐渐转化为内能,振幅减小,但频率不变,C项错误,D项正确;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,所以势能相等,但动能不相等,A项错误,B项正确。
方法技巧　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。
对点演练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.机械能逐渐转化为其他形式的能B.后一时刻的动能一定小于前一时刻的动能C.后一时刻的势能一定小于前一时刻的势能D.后一时刻的机械能一定小于前一时刻的机械能
解析 单摆在振动过程中,不断克服空气阻力做功,使机械能逐渐转化为内能,选项A、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势能仍在不断地相互转化,动能转化为势能时,动能逐渐减小,势能逐渐增大,而势能转化为动能时,势能逐渐减小,动能逐渐增大,所以不能断言后一时刻的动能(或势能)一定小于前一时刻的动能(或势能),选项B、C错误。
探究点二　受迫振动和共振
导学探究如图所示,在一根张紧的绳子上挂五个单摆,其中A、B、C的摆长相等,当A摆振动的时候,通过张紧的绳子给其他各摆施加驱动力,使其余各摆都发生摆动。(1)B、C、D、E摆振动的频率是否相等?(2)四个摆的振幅哪个较大?
提示 (1)频率相等,都等于A摆的频率。(2)因A、B、C的摆长相等,固有频率相等,故B摆和C摆的振幅较大。
知识归纳1.受迫振动的振幅与驱动力频率的关系(1)两坐标轴的意义纵轴:受迫振动的振幅。横轴:驱动力的频率。(2)f0为振动物体的固有频率。(3)认识曲线形状:当f=f0时,振幅最大,发生共振;当f>f0或f