高中物理人教版 (新课标)选修35 外力作用下的振动教学课件ppt

这是一份高中物理人教版 (新课标)选修35 外力作用下的振动教学课件ppt，共33页。PPT课件主要包含了复习回顾，补偿驱动力，受迫振动，受迫振动实例，实验研究，声音的共鸣，声音的共振现象，共振的应用和防止，②共振筛，共振的应用等内容，欢迎下载使用。

1.单摆的理想化模型： 在细线的一端拴上一个小球，另一端固定在悬点上，如果线的伸缩和质量可以忽略不计，球的直径比线长短得多。2.单摆运动的性质： 在摆角 < 5°的条件下，单摆的振动可看作简谐振动。4.单摆振动的周期公式 单摆周期与摆长和重力加速度有关,与振幅和质量无关。
振动的能量与振幅有关，振幅越大，振动的能量越大
4. 简谐运动中动能和势能在发生相互转化，但机械能的总量保持不变，即机械能守恒。
定义：振动系统不受外力的作用，此时的振动叫做固有振动，其振动频率称为固有频率。条件：在振动方向只受回复力作用能量：机械能守恒图像：振幅不变
现实生活中是否存在简谐运动？
一、固有周期和固有频率
演示的是实际振动情况：
当系统受到阻力的作用时，我们说振动受到了阻尼。
条件：受到阻力能量：机械能转化为内能图象：振幅逐渐减小
演示的实际振动情况：二、阻尼振动1.阻尼振动：振幅逐渐减小的振动简谐运动是一个等幅振动！ 2.阻尼振动的图象
3.振动系统受到的阻尼越大，振幅减小得越快，阻尼过大时，系统将不能发生振动。4.实际的自由振动一定是阻尼振动
问题1：振幅减小的快慢与什么有关？振幅减小的快慢跟所受的阻尼有关，阻尼越大，振幅减小得越快．问题2：物体在做阻尼振动时的周期或频率如何变化？物体做阻尼振动时周期频率不变。振动的固有周期、频率由自身的结构特点决定。在实际问题中，阻尼振动若在一段不太长的时间内振幅没有明显的减小，可认为是等幅振动．
思考： 用什么方法才能得到持续的振动呢？ 比如我们在荡秋千的时候，如何能让秋千一直摆动呢？
1、驱动力： 作用在振动系统上的周期性外力2、受迫振动： 系统在驱动力作用下的振动
请举出你所知道的受迫振动的例子
条件：受到阻力和驱动力能量：机械能转化为内能，其他能转化 为机械能
受迫振动的频率跟什么有关呢?
①跳板在人走过时发生的振动
②机器底座在机器运转时发生的振动
③听到声音时耳膜的振动
④电磁打点计时器的振针所做的振动
3、受迫振动的特点： (1) 物体做受迫振动时，振动稳定后的频率总等于驱动力的频率，与系统的固有频率无关。
(2) 但物体做受迫振动的振幅是否与物体的固有频率有联系呢?
结论：受迫振动中，驱动力的频率等于振动物体的固有频率时，振幅最大；驱动力的频率跟固有频率相差越大，振幅越小。
横轴：表示驱动力的频率
纵轴：表示受迫振动的振幅
图象的意义：f驱= f固时，振幅有最大值f驱与 f固差别越大时，振幅越小
1、定义：驱动力的频率等于系统的固有频率时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振。 2、共振曲线图象特点f驱= f固时，振幅有最大值f驱与 f固差别越大时，振幅越小
————音叉下面所装的空箱
①测量发动机转速的转速计
③微波炉加热原理： 食物中水分子的振动频率约为2500MHz ，具有大致相同频率的电磁波称为 “微波” 。微波炉加热食品时，炉内产生很强的振荡电磁场，使食物中的水分子作受迫振动，发生共振，将电磁辐射能转化为内能，从而使食物的温度迅速升高。微波加热是对物体内部的整体加热，极大地提高了加热效率。
军队过桥便步走，火车过桥慢行
1831年，一队骑兵通过曼彻斯特附近的一座便桥时，由于马蹄节奏整齐，桥梁发生共振而断裂。
1940年，美国的全长860米的塔柯姆大桥在建成后的4个月就因风共振而倒塌
1890年， 一艘名叫“马尔波罗号”帆船在从新西兰驶往英国的途中，突然神秘地失踪了． 20年后，人们在火地岛海岸边发现了它．奇怪的是：船上的东西都原封未动．完好如初．船长航海日记的字迹仍然清稀可辨；就连那些死已多年的船员，也都“各在其位”，保持着当年在岗时的“姿势”.
1948年初，一艘荷兰货船在通过马六甲海峡时，一场风暴过后，全船海员莫名其妙地死光. 在匈牙利鲍拉得利山洞入口， 3名旅游者齐刷刷地突然倒地，停止了呼吸
频率小于20Hz（赫兹）的声波叫做次声波。次声波不容易衰减，不易被水和空气吸收。而次声波的波长往往很长，因此能绕开某些大型障碍物发生衍射。某些次声波能绕地球2至3周。某些频率的次声波由于和人体器官的振动频率相近，容易和人体器官产生共振，对人体有很强的伤害性，危险时可致人死亡。
使驱动力的频率与物体的固有频率不同，而且相差越大越好。（1）军队、火车过桥时要放慢速度.（2）机器运转时为了防止共振要调节转速或者在振动物体底座加防振垫.（3）轮船航行时要看波浪的撞击方向而改变速度和方向（4）装修剧场、房屋时使用吸声材料等。
结论： 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； 防止共振时，应使驱动力的频率与物体的固有频率不同，而且相差越大越好．
1.受迫振动：物体在外界驱动力作用下的振动
2.物体做受迫振动时，振动稳定后的频率等于驱动力的频率，跟物体的固有频率无关
3.驱动力的频率接近物体的固有频率时，受迫振动的振幅增大，这种现象叫做共振。
4.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； 防止共振时，应使驱动力的频率与物体的固 有频率不同，而且相差越大越好．
5.简谐运动、阻尼振动与受迫振动的区别
5.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．
1. 如图所示，是用来测量各种发动机转速的转速计原理图。在同一铁支架NM上焊有固有频率依次为80Hz、60Hz、40Hz、20Hz的四个钢片a、b、c、d。将M端与正在转动的电动机接触，发现b钢片振幅最大，则a、b、c、d此时振动频率为_________ ， 电动机转速为__ _____r/min 。
2.如图所示演示装置，一根张紧的水平绳上挂着四个单摆，让b摆摆动，其余各摆也摆动起来，可以发现（ ） A. a 摆摆动周期最短　 B. c 摆摆动周期最长 C.各摆摆动的周期均与b摆相同 D. d 摆振幅最大
3.两个弹簧振子，甲的固有频率为f，乙的固有频率为4f，当它们均在频率为2f的驱动力作用下做受迫振动时，则 （ ）A、甲的振幅较大，振动频率为f B、乙的振幅较大，振动频率为4fC、甲的振幅较大，振动频率为2f　　　D、乙的振幅较大，振动频率为2f
4.下列哪些实例中要应用共振?哪些实例中要防止共振?A.跳水运动员从跳板后端走向前端的过程中B.跳水运动员做起跳动作的“颠板”过程C.轮船在风浪中行驶时D.制作小提琴的音箱时
应用共振的有：BD；防止共振的有：AC
5.如图所示为单摆做受迫振动时的共振曲线，从图可知该单摆振动的固有频率为              Hz，在驱动力的频率由0.4Hz增大到0.6Hz的过程中，单摆振动的振幅变化情况是__ _____ ,其摆长是_______.(g=10m/s2)