高中物理教科版 (2019)选择性必修 第一册第二章 机械振动5 阻尼振动 受迫振动教课ppt课件

这是一份高中物理教科版 (2019)选择性必修 第一册第二章 机械振动5 阻尼振动 受迫振动教课ppt课件，共57页。PPT课件主要包含了回复力，自由振动，系统本身的特征，保持不变，周期性，驱动力，固有频率，最大值，振幅A，驱动力频率f等内容，欢迎下载使用。
必备知识·自主预习储备
知识点一　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。_________的频率称为系统的固有频率，固有频率由_______________决定。2．无阻尼振动理想情况下振幅_________的振动。
3．阻尼振动(1)阻尼振动
_____随时间逐渐减小，振动能量逐步转变为其他能量的振动。阻尼振动的图像如图所示，振幅越来越小，最后停止振动。
(2)振动系统能量衰减的两种方式①振动系统受到_____阻力作用，机械能逐渐转化为_____。②振动系统引起邻近介质中各_____的振动，能量向外辐射出去。思考　阻尼振动的频率随振幅改变吗？提示：不改变。
体验　1：思考辨析(正确的打√，错误的打×)(1)固有频率由系统本身决定。(　　)(2)阻尼振动的频率不断减小。(　　)(3)阻尼振动的振幅不断减小。(　　)
知识点二　受迫振动　共振1．受迫振动(1)驱动力：作用于振动系统的_______的外力。(2)受迫振动：振动系统在_______作用下的振动。(3)受迫振动的频率：物体做受迫振动达到稳定后，物体振动频率等于_______的频率，与物体的_________无关。
2.共振(1)定义：当驱动力的频率_____固有频率时，物体做受迫振动的振幅达到_______的现象。(2)条件：驱动力频率_____物体的固有频率。(3)特征：共振时受迫振动的_____最大。(4)共振曲线：如图所示。表示受迫振动的______与____________的关系图像，图中f0为振动物体的固有频率。
3．共振的应用和防止在需要利用共振时，应使驱动力的频率_____或_____振动系统的固有频率，例如共振筛；在需要防止共振时，应使驱动力的频率_____振动系统的固有频率。
体验　2：思考辨析(正确的打√，错误的打×)(1)受迫振动的频率等于振动系统的固有频率。(　　)(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。(　　)
3：填空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________。[答案]　A　f　f
关键能力·情境探究达成
考点1　简谐振动、阻尼振动和受迫振动　考点2　对共振的理解　　
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。
(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？从有没有系统外力作用角度看弹簧振子的振动属于什么振动？提示：阻尼振动　自由振动
(2)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？提示：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。
1．三种振动的认识(1)简谐运动是一种理想化的模型，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)受迫振动是物体做阻尼振动时受到周期性驱动力作用下的振动。
考点1　简谐振动、阻尼振动和受迫振动
角度1　阻尼振动的理解【典例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，周期也越来越小B．振幅越来越小，周期不变C．通过某一位置时，机械能始终不变D．机械能不守恒，周期不变
BD　[根据阻尼振动的定义可知，单摆振幅越来越小，而振动过程中的周期是其固有周期，是由单摆本身性质决定的，是不变的，故A错误，B正确；阻尼振动过程中，振幅逐渐减小，振动的能量也在逐渐减少，即机械能在逐渐减少，所以C错误，D正确。]
角度2　受迫振动【典例2】　如图所示，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，而让振子自由上下振动，测得其频率为2 Hz，然后匀速转动摇把，转速为240 r/min，当振子振动稳定时，它振动的周期为(　　)
A．0.5 sB．0.25 sC．2 sD．4 s
理解阻尼振动和受迫振动的三点注意(1)阻尼振动的特点：振幅不断减小，机械能逐渐减少(不守恒)，但周期(或频率)并不变。(2)受迫振动的周期和频率由驱动力的周期和频率决定，与振动物体自身的固有周期和固有频率无关。(3)受迫振动的振幅大小与驱动力的周期和频率有关：①驱动力的频率与振动物体的固有频率越接近，受迫振动的振幅就越大，当两者相等时，振动物体受迫振动的振幅最大；②两者相差越大，受迫振动的振幅就越小。
[跟进训练]1．(角度1)(多选)如图所示是单摆做阻尼振动的振动图线，下列说法正确的是(　　)
A．摆球在M时刻的动能等于N时刻的动能B．摆球在M时刻的势能等于N时刻的势能C．摆球在M时刻的机械能等于N时刻的机械能D．摆球在M时刻的机械能大于N时刻的机械能
BD　[单摆做阻尼振动，因此摆球机械能不断减少，D正确，C错误；由题图又看出M、N两时刻单摆的位移相同，即在同一位置，摆球势能相同，B正确；因摆球机械能越来越小，所以摆球在N时刻动能比M时刻动能小，A错误。]
2．(角度2)如图所示的装置中，在曲轴AB上悬挂一个弹簧振子，若不转动把手C，让其上下自由振动，周期为T1，若使把手以周期T2(T2＞T1)匀速转动，当运动都稳定后(　　)
D　[弹簧振子在把手作用下做受迫振动，因此弹簧振子的振动周期等于驱动力的周期，即等于T2，故A、B错误；驱动力的周期与弹簧振子的固有周期越接近，弹簧振子的振幅越大，由于T2＞T1，欲使弹簧振子的振幅增大，应使T2减小，即把手的转速应增大，故C错误，D正确。]
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时发生共振；f>f0或f