人教版 (新课标)选修3选修3-4第十一章 机械振动5 外力作用下的振动说课ppt课件

这是一份人教版 (新课标)选修3选修3-4第十一章 机械振动5 外力作用下的振动说课ppt课件，共35页。PPT课件主要包含了课前自主学案，核心要点突破，课堂互动讲练，课标定位，知能优化训练，机械能，简谐运动，周期性，能量损耗，驱动力等内容，欢迎下载使用。

第五节　外力作用下的振动
课标定位学习目标：1.了解受迫振动、阻尼振动、固有频率的概念．2．知道受迫振动的频率由驱动力的频率决定．3．了解共振概念，知道发生共振的条件．重点难点：1.决定受迫振动频率的因素及发生共振的条件．2．受迫振动中振幅随驱动力频率变化的关系．
一、固有振动和固有频率如果振动系统不受________的作用，此时的振动叫做固有振动，此时的振动频率叫固有频率．二、阻尼振动1．阻力作用下的振动变化：当振动系统受到阻力的作用时，振动受到了_______．系统克服______的作用要做功，消耗___________，因而_______减小，最后停下来．
2．阻尼振动：指________逐渐减小的振动．振动系统受到的阻尼越大，振幅减小得越_____．3．实际振动的理想化：当阻尼很小时，在不太长的时间内看不出振幅明显减小，于是可以把它当成____________来处理．
三、受迫振动1．持续振动的获得实际的振动由于阻尼作用最终要停下来，要维持系统的持续振动，办法是使__________的外力作用于振动系统，外力对系统做______功，补偿系统的____________．2．驱动力：作用于振动系统的____________的外力．
3．受迫振动：振动系统在__________作用下的振动．4．受迫振动的频率做受迫振动的系统振动稳定后，其振动频率等于___________的频率，与系统的___________无关．
四、共振1．共振：驱动力的频率_________系统的固有频率时，受迫振动的振幅最大．声音的共振现象叫做________．2．共振的应用与防止：在需要利用共振的时候，应使驱动力的频率尽可能接近振动系统的___________；在防止共振时，驱动力频率与振动系统的固有频率相差的越_______越好．
一、简谐运动、阻尼振动与受迫振动的区别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；阻尼振动却考虑阻力的影响，是更实际的一种运动；而受迫振动则是物体做阻尼振动时受到周期性驱动力作用下的振动．三者对比列表如下：
特别提醒：(1)阻尼振动中振幅虽逐渐减小，但振动的频率不会变化，此频率称为固有频率，由振动系统决定．(2)受迫振动中，若驱动力给系统补充的能量与系统因振动阻尼消耗的能量相等，物体做等幅振动，但此振动不是简谐运动．
即时应用(即时突破，小试牛刀)1．一单摆做阻尼振动，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．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：选BD.因单摆做阻尼振动，根据阻尼振动的定义可知，其振幅越来越小．而单摆振动过程中的周期是其固有周期，是由本身条件决定的，是不变的，故A项错误，B项正确；又因单摆在阻尼振动过程中，振幅逐渐减小，振动的能量也在减少，即机械能在减少，所以C项错，D项对．
二、对共振的理解1．对共振条件的理解因为周期性的驱动力跟振动“合拍”时，每个周期内驱动力做的功都是正功，都用来增大振动系统的能量，所以振幅越来越大，直到驱动力做功供给振动系统的能量等于克服摩擦阻力消耗的能量，振幅才不再增大，即达到最大振幅．当驱动力不跟振动“合拍”时，驱动力做的功有一部分是负功，因而振动系统从驱动力得到的能量比“合拍”时少，振幅也就比“合拍”时小．
2．对共振曲线的认识(1)理解两轴意义：纵轴：受迫振动的振幅，如图11－5－1所示．横轴：驱动力的频率．(2)f′的意义：固有频率．(3)认识曲线形状，f＝f′，共振；f>f′或f即时应用(即时突破，小试牛刀)2. (2011年南京高二检测)如图11－5－2表示一弹簧振子做受迫振动时的振幅与驱动力频率的关系，由图可知(　　)
A．驱动力频率为f2时，振子处于共振状态B．驱动力频率为f3时，振子振动频率为f3C．假如让振子自由振动，它的频率为f2D．振子做自由振动时，频率可以为f1、f2、f3答案：ABC
如图11－5－3所示是一个弹簧振子做阻尼振动的振动图象，曲线上A、B两点的连线与横轴平行，下列说法正确的是(　　)
A．振子在A时刻的动能等于B时刻的动能 B．振子在A时刻的势能等于B时刻的势能C．振子在A时刻的机械能等于B时刻的机械能D．振子在A时刻的机械能大于B时刻的机械能 【精讲精析】　由于弹簧振子做阻尼振动，所以A时刻的机械能大于B时刻的机械能，选项C错，D对；由于弹簧的弹性势能与弹簧的形变量(即位移)有关，所以选项B对；振子在A时刻的动能大于B时刻的动能，选项A错．
【答案】　BD【题后反思】　只有正确理解阻尼振动，才能解答本题．做阻尼振动的物体，由于克服阻力做功，所以机械能会逐渐减少，但在机械能减少的过程中，动能和势能还会交替变化．
变式训练1　单摆在空气中做阻尼振动，下列说法中正确的是(　　)A．位移逐渐减小B．速度逐渐减小C．动能逐渐减小D．振动的能量逐渐转化为其他形式的能答案：D
一砝码和一轻弹簧构成弹簧振子，图11－5－4甲所示的装置可用于研究该弹簧振子的受迫振动．匀速转动把手时，曲杆给弹簧振子以驱动力，使振子做受迫振动．把手匀速转动的周期就是驱动力的周期，改变把手匀速转动的速度就可以改变驱动力的周期．若保持把手不动，给砝码一向下的初速度，砝码便做简谐运动，振动图线如图
乙所示．当把手以某一速度匀速转动，受迫振动达到稳定时，砝码的振动图线如图丙所示．若用T0表示弹簧振子的固有周期，T表示驱动力的周期，Y表示受迫振动达到稳定后砝码振动的振幅，则(　　)
A．由图线可知T0＝4 sB．由图线可知T0＝8 sC．当T在4 s附近时，Y显著增大；当T比4 s小得多或大得多时，Y很小D．当T在8 s附近时，Y显著增大；当T比8 s小得多或大得多时，Y很小
【精讲精析】　图乙是弹簧振子未加驱动力时的周期，故由题图乙图线读出的周期为其振动的固有周期，即T0＝4 s．图丙是弹簧振子在驱动力作用下的振动图线，做受迫振动的物体，其振动的周期等于驱动力的周期，即T＝8 s．当受迫振动的周期与驱动力的周期相同时，其振幅最大；周期差别越大，其振动振幅越小．由以上分析可知，正确选项为A、C.【答案】　AC
【方法总结】　受迫振动的周期和频率总等于驱动力的周期和频率，但驱动力的频率越接近物体的固有频率，振动的振幅越大，相等时振幅最大．在处理实际问题时要分清振动的类别，注意区分固有频率、受迫振动的频率和驱动力的频率．
变式训练2　(2011年江苏泰州联考)如图11－5－5所示为受迫振动的演示装置，当单摆A振动起来后，通过水平悬绳迫使单摆B、C振动，则下列说法正确的是(　　)A．只有A、C摆振动周期相等B．A摆的振幅比B摆小C．C摆的振幅比B摆大D．A、B、C三摆的振动周期相等
解析：选CD.当单摆A振动起来后，单摆B、C做受迫振动，做受迫振动的物体的周期(或频率)等于驱动力的周期(或频率)，选项A错误而D正确；当物体的固有频率等于驱动力的频率时，发生共振现象，选项C正确而B错误．
把一个筛子用四根弹簧支起来，筛子上安一个电动偏心轮，它每转一周，给筛子一个驱动力，这样就做成了一个共振筛，如图11－5－6所示．筛子做自由振动时，完成10次全振动用时15 s，在某电压下，电动偏心轮转速是36 r/min.已知增大电压可使偏心轮转速提高；增加筛子质量，可以增大筛子的固有周期，那么要使筛子的振幅增大，下列做法正确的是(　　)
A．提高输入电压　　　　　B．降低输入电压C．增加筛子质量 D．减小筛子质量【思路点拨】　共振筛的工作原理是利用共振现象，当电动偏心轮的转动周期跟筛子的固有周期相等时，就会发生共振．
【答案】　AC【方法总结】　当f驱＝f 固时，振幅最大．若增大受迫振动的振幅，可采取两种方法使之发生共振：(1)改变驱动力频率；(2)改变固有频率．