高中物理 生活中的振动课件 鲁科版选修34.ppt

高中物理 选修3 4 鲁教版 第4讲生活中的振动 目标定位 1 知道什么是阻尼振动 知道在什么情况下可以把实际发生的振动看做简谐运动 2 知道驱动力 受迫振动的概念 通过实验 认识受迫振动的特点 3 知道共振发生的条件以及应用共振和防止共振的事例和方法 一 阻尼振动 振幅不断的振动 二 受迫振动与共振1 驱动力 的外力 2 受迫振动 在作用下产生的振动 3 物体做受迫振动时 振动稳定后的周期或频率总等于的周期或频率 与物体的固有周期或频率 4 共振 当驱动力的周期 或频率 与物体的固有周期 或固有频率 时 受迫振动的振幅达到 这种现象叫做共振 减小 周期性 周期性外力 驱动力 无关 相等 最大 想一想自由振动 受迫振动和共振分别对应的周期 或频率 是什么 答案自由振动对应固有周期 或固有频率 受迫振动对应驱动力的周期 或频率 而共振对应的是驱动力的周期 或频率 与固有周期 或频率 相等 三 共振的应用与防止1 应用 鱼洗喷水 核磁共振仪 2 预防 集体列队经过桥梁要走 轮船航行时改变航向和速率使海浪冲击力的频率与轮船的固有频率相差 音叉共鸣箱 便步 很大 一 阻尼振动和受迫振动1 阻尼振动是振动系统在阻力的作用下 振幅逐渐减小的振动 说明 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 受迫振动是指系统在驱动力作用下的振动 做受迫振动的物体的振动频率等于驱动力的频率 与物体的固有频率无关 说明 受迫振动中 若周期性的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 例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 周期不变解析该题考查阻尼振动的能量和周期 因单摆做阻尼振动 所以振幅越来越小 机械能越来越小 振动周期不变 只是比单摆的固有周期大 答案bd 例2 如图1 4 1所示的装置 弹簧振子的固有频率是4hz 现匀速转动把手 给弹簧振子以周期性的驱动力 测得弹簧振子振动达到稳定时的频率为1hz 则把手转动的频率为 a 1hzb 3hzc 4hzd 5hz 图1 4 1 解析受迫振动的频率等于驱动力的频率 故把手转动的频率为1hz 选项a正确 答案a 二 对共振的理解1 定义物体做受迫振动时 当驱动力的频率等于系统的固有频率时 振动的振幅最大 这种现象叫共振 2 发生共振的条件f驱 f固 即驱动力的频率等于振动系统的固有频率 3 共振曲线 如图1 4 2所示 图1 4 2 4 共振的防止与利用 1 利用 由共振的条件知 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 荡秋千 共振转速计等 2 防止 由共振曲线可知 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 在一根张紧的水平绳上悬挂五个摆 其中a e的摆长为l b的摆长为0 5l c的摆长为1 5l d的摆长为2l 先使a振动起来 其他各摆随后也振动起来 则摆球振动稳定后 a d的振幅一定最大b e的振幅一定最大c b的周期一定最短d 四个摆的周期相同 图1 4 3 解析a振动起来后 使得b c d e做受迫振动 振动的频率都等于a振动的频率 即各摆振动的周期都相等 选项c错误 d正确 由于d与a的摆长相差最大 e与a的摆长相等 所以d的振幅最小 e发生共振 振幅最大 选项a错误 b正确 答案bd 例4 如图1 4 4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 振子的振动频率为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 图1 4 4 解析由题图可知当驱动力的频率为