高中物理人教選修34課件第十一章第5節(jié)外力作用下的振動

1、第十一章,第 5 節(jié),新知預習巧設計,名師課堂一點通,創(chuàng)新演練大沖關,隨堂檢測 歸納小結(jié),課下作業(yè) 綜合提升,要點一,要點二,要點三,1知道什么是阻尼振動；知道在什么 情況下可以把實際發(fā)生的振動看做 簡諧運動。 2知道什么叫驅(qū)動力，什么叫受迫振 動，能舉出受迫振動的實例。知道 受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率， 跟物體的固有頻率無關。 3知道什么是共振以及發(fā)生共振的條 件。,1固有振動和固有頻率 (1)固有振動：不受外力作用的振動。 (2)固有頻率：固有振動的頻率。,2阻尼振動 (1)阻力作用下的振動：當振動系統(tǒng)受到阻力的作用時，振動受到了 ，系統(tǒng)克服 的作用要做功，消耗機械能，因而 減小，最后

2、停下來。 (2)阻尼振動： 逐漸減小的振動。振動系統(tǒng)受到的 越大， 減小得越快，阻尼振動的圖象如圖1151所示 ，振幅越來越小，最后停止振動。,圖1151,阻尼,阻尼,振幅,振幅,阻尼,振幅,(3)實際振動的理想化：當 很小時，在不太長的時間內(nèi)看不出振幅明顯減小，于是可以把它當做 來處理。 關鍵一點阻尼振動的振幅逐漸減小，但振動周期不變。,阻尼,簡諧運動,3受迫振動 (1)持續(xù)振動的獲得： 實際的振動由于阻尼作用最終要停下來，要維持系統(tǒng)的持續(xù)振動，辦法是使 的外力作用于振動系統(tǒng)，外力對系統(tǒng) ，補償系統(tǒng)的 。 (2)驅(qū)動力：作用于振動系統(tǒng)的 的外力。 (3)受迫振動：振動系統(tǒng)在 作用下的振動。

3、(4)受迫振動的頻率： 做受迫振動的系統(tǒng)振動穩(wěn)定后，其振動頻率等于 的頻率，與系統(tǒng)的 無關。,周期性,做功,能量損耗,周期性,驅(qū)動力,驅(qū)動力,固有頻率,4共振 (1)條件：驅(qū)動力頻率 系統(tǒng)的固有頻率。 (2)特征：共振時受迫振動的 最大。 (3)共振曲線：如圖1152所示。,圖1152,等于,振幅,5共振的應用與防止 (1)共振的應用： 采用方法：在應用共振時，驅(qū)動力頻率接近或等于振動系統(tǒng)的 。 實例：轉(zhuǎn)速計、 。,固有頻率,共振篩,(2)共振的防止： 采用方法：在防止共振時，驅(qū)動力頻率與系統(tǒng)的 相差越大越好。 實例：部隊過橋時用 ；火車過橋時減速；輪船航行時，改變航向或航速。目的都是使驅(qū)動力

4、的頻率 物體的固有頻率。 關鍵一點驅(qū)動力的頻率越接近固有頻率，振幅越大，二者相等時振幅最大。,固有,頻率,便步,遠離,1下列說法正確的是 () A實際的自由振動必然是阻尼振動 B在外力作用下的振動是受迫振動 C阻尼振動的振幅越來越小 D受迫振動穩(wěn)定后的頻率與自身物理條件無關,解析：實際的自由振動，必須不斷克服外界阻力做功而消耗能量，振幅會逐漸減小，必然是阻尼振動，故A、C正確；只有在周期性外力(驅(qū)動力)的作用下物體所做的振動才是受迫振動，B錯；受迫振動穩(wěn)定后的頻率由驅(qū)動力的頻率決定，與自身物理條件無關，D對。 答案：ACD,2如圖1153所示，在曲軸上懸掛一彈簧振子，轉(zhuǎn)動 搖把，曲軸可以帶動彈

5、簧振子上下振動。開始時不轉(zhuǎn)動搖把，讓振子自由上下振動，測得其頻率為2 Hz；然后以60 r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動搖把，當振子振動穩(wěn)定時，它的振動周期為(),圖1153,A0.25 sB0.5 s C1 s D2 s 解析：彈簧振子受搖把的作用而振動，做受迫振動，所以其振動的周期等于驅(qū)動力的周期。故正確答案為C。 答案：C,圖1154,答案：A,4隊伍過橋不要齊步走，其目的是 () A減小對橋的壓力 B減小人腳對橋的沖擊力 C使橋各部分受力均勻 D避免使橋發(fā)生共振 解析：隊伍過橋時如果齊步走，給橋以周期性驅(qū)動力，有可能使橋發(fā)生共振，故D正確。 答案：D,現(xiàn)實生活中的振動幾乎都是阻尼振動，原因就是

6、在振動中始終受到空氣阻力的作用，系統(tǒng)克服阻力做功，機械能不再守恒，像掛鐘不上發(fā)條，鐘擺就會停下來。簡諧運動是不受阻力的運動，不損失機械能，這是一種理想模型。下面就兩種運動對比一下：,名師點睛 (1)阻尼振動中振幅雖逐漸減小，但振動的頻率不會變化，此頻率稱為固有頻率，由振動系統(tǒng)決定。 (2)是否是阻尼振動，關鍵是看振幅是否逐漸減小。,1一單擺在空氣中振動，振幅逐漸減小。下列說法正確的是 () A機械能逐漸轉(zhuǎn)化為其他形式的能 B后一時刻的動能一定小于前一時刻的動能 C后一時刻的勢能一定小于前一時刻的勢能 D后一時刻的機械能一定小于前一時刻的機械能 審題指導在阻尼振動中，振動系統(tǒng)的機械能減小，即動能

7、和勢能之和減小。但在一段較短的時間內(nèi)，動能和勢能不一定都減小，關鍵要看動能與勢能之間是如何轉(zhuǎn)化的以及轉(zhuǎn)化的快慢。,解析單擺在振動過程中，因不斷克服空氣阻力做功，使機械能逐漸轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，選項A和D對；雖然單擺總的機械能在逐漸減小，但在振動過程中動能和勢能仍不斷地相互轉(zhuǎn)化，動能轉(zhuǎn)化為勢能時，動能逐漸減小，勢能逐漸增大，而勢能轉(zhuǎn)化為動能時，勢能逐漸減小，動能逐漸增大，所以不能斷言后一時刻的動能(或勢能)一定小于前一時刻的動能(或勢能)，故選項B、C不對。 答案AD,振動的振幅逐漸減小，則振動系統(tǒng)的能量(機械能)逐漸減小，而振動系統(tǒng)的動能和勢能如何變化，還要看振子是遠離平衡位置還是向平衡位置振動。,2

8、鋪設鐵軌時，每兩根鋼軌接縫處都必須留有一定的間隙，勻速運行的列車經(jīng)過軌端接縫處時，車輪就會受到一次沖擊。由于每一根鋼軌長度相等，所以這個沖擊力是周期性的，列車受到周期性的沖擊做受迫振動。普通鋼軌長為12.6 m，列車固有振動周期為0.315 s。下列說法正確的是 () A列車的危險速率為40 m/s B列車過橋需要減速，是為了防止發(fā)生共振現(xiàn)象 C列車運行的振動頻率和列車的固有頻率總是相等的 D增加鋼軌的長度有利于列車高速運行,答案ABD,(1)受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率。 (2)處理實際問題時，注意區(qū)分固有頻率、受迫振動頻率和驅(qū)動力的頻率。,1從受力角度來看 振動物體所受驅(qū)動力的方向跟它的

9、運動方向相同時，驅(qū)動力對它起加速作用，使它的振幅增大，驅(qū)動力的頻率跟物體的固有頻率越接近，使物體振幅增大的力的作用次數(shù)就越多，當驅(qū)動力頻率等于物體的固有頻率時，它的每一次作用都使物體的振幅增加，從而使振幅達到最大。,2從功能關系來看 當驅(qū)動力頻率越接近物體的固有頻率時，驅(qū)動力與物體運動一致的次數(shù)越多，驅(qū)動力對物體做正功越多，振幅就越大。當驅(qū)動力頻率等于物體固有頻率時，驅(qū)動力始終對物體做正功，使振動能量不斷增加，振幅不斷增大，直到增加的能量等于克服阻尼作用損耗的能量時，振幅才不再增加。,3利用共振解決問題 (1)在分析解答有關共振問題時，要抓住產(chǎn)生共振的條件分析：驅(qū)動力的頻率等于固有頻率時產(chǎn)生共

10、振，此時振動的振幅最大。 (2)在解決有關共振的實際問題時，要抽象出受迫振動這一物理模型，弄清驅(qū)動力頻率和固有頻率，然后利用共振的條件進行求解。 (3)圖象法解決問題直觀方便，利用共振圖線可以找出最大振幅，以及振動的固有頻率或固有周期，然后再利用周期公式進行分析，如圖1155所示。,圖1155,名師點睛 (1)當驅(qū)動力的頻率與固有頻率相差越大時，振動的振幅就越小；當驅(qū)動力的頻率與固有頻率相等時，振幅最大。 (2)從受迫振動的振幅與頻率的關系圖象中可以得到振動的固有頻率，在計算中可以利用這一條件。,3把一個篩子用四根彈簧支起來，篩子上安一個電動偏心輪，它每轉(zhuǎn)一周，給篩子一個驅(qū)動力，這樣就做成了一個共振篩，如圖1156所示。篩子做自由振動時，完成10次全振動用時15 s，在某電壓下，電動偏心輪轉(zhuǎn)速是36 r/min。已知增大電壓可使偏心輪轉(zhuǎn)速提高；增加篩子質(zhì)量，可以增大篩子的固有周期，那么要使篩子的振幅增大，下列做法正確的是(),圖1156,A提高輸入電壓B降低輸入電壓 C增加篩子質(zhì)量 D減小篩子質(zhì)量 審題指導解答本題時應注意以下兩點。 (1)篩子的振幅與哪些物理量有關。 (2)偏心輪