高中物理選修機械運動阻尼振動受迫振動PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1高中物理選修機械運動阻尼振動受迫振高中物理選修機械運動阻尼振動受迫振動動第1頁/共34頁一、固有周期和固有頻一、固有周期和固有頻率率振動系統(tǒng)在自身結(jié)構(gòu)影響下的振動振動系統(tǒng)在自身結(jié)構(gòu)影響下的振動固有振動：固有振動：固有周期：固有周期：由自身結(jié)構(gòu)所決定的周期由自身結(jié)構(gòu)所決定的周期T0固有頻率：固有頻率：由自身結(jié)構(gòu)所決定的頻率由自身結(jié)構(gòu)所決定的頻率f0物體的振動周期與頻率由振動物體物體的振動周期與頻率由振動物體本身性質(zhì)決定的，與振幅無關(guān)。本身性質(zhì)決定的，與振幅無關(guān)。如：如：彈簧振子：彈簧振子： 單擺：單擺：gl2T 第2頁/共34頁1 1、阻尼振動：振動系統(tǒng)在阻尼（摩擦或其他、阻尼振動：振動

2、系統(tǒng)在阻尼（摩擦或其他阻力）作用下的振幅逐漸減小的振動阻力）作用下的振幅逐漸減小的振動2 2、阻尼振動的圖像阻尼振動的圖像3 3、振動系統(tǒng)受到的阻尼越大，振幅減小得越、振動系統(tǒng)受到的阻尼越大，振幅減小得越快，阻尼過大時，系統(tǒng)將不能發(fā)生振動。快，阻尼過大時，系統(tǒng)將不能發(fā)生振動。4 4、實際的振動一定是阻尼振動、實際的振動一定是阻尼振動二、阻尼振動及其圖象：二、阻尼振動及其圖象：第3頁/共34頁 用周期性的外力作用于振動系統(tǒng)，通過外力用周期性的外力作用于振動系統(tǒng)，通過外力對系統(tǒng)做正功，補償系統(tǒng)機械能的損耗，使系統(tǒng)持對系統(tǒng)做正功，補償系統(tǒng)機械能的損耗，使系統(tǒng)持續(xù)地振動下去。續(xù)地振動下去。 怎樣才能使

3、受阻力的振動的物怎樣才能使受阻力的振動的物體的振幅不變，而一直振動下去呢體的振幅不變，而一直振動下去呢？第4頁/共34頁三、受迫振動三、受迫振動1 1、驅(qū)動力（又叫策動力）：、驅(qū)動力（又叫策動力）： 維持受迫振動的周期性外力維持受迫振動的周期性外力2 2、受迫振動：、受迫振動： 物體在外界驅(qū)動力作用下的振動物體在外界驅(qū)動力作用下的振動思考：思考：物體做受迫振動時物體做受迫振動時, ,振動穩(wěn)定后的頻率與什么有關(guān)振動穩(wěn)定后的頻率與什么有關(guān)? ?第5頁/共34頁物體做受迫振動時，振動穩(wěn)定后的頻振動穩(wěn)定后的頻率等于驅(qū)動力的頻率率等于驅(qū)動力的頻率，跟物體的固有固有頻率頻率無關(guān)3、受迫振動的頻率、受迫振動

4、的頻率 受迫振動的頻率與物體的固有頻率無關(guān)，受迫振動的頻率與物體的固有頻率無關(guān)，但是如果驅(qū)動力的頻率接近或等于物體的但是如果驅(qū)動力的頻率接近或等于物體的固有頻率時，振動物體的振幅將達到最大固有頻率時，振動物體的振幅將達到最大. .因此：受迫振動的振幅A與驅(qū)動力的f振動物體的固有頻率之間的關(guān)系有關(guān)，它們之間的這種關(guān)系可用圖象來表示：這個圖象叫共振曲線共振曲線（如下頁圖）.第6頁/共34頁四、共振四、共振1 1、定義：驅(qū)動力的、定義：驅(qū)動力的頻率頻率f f等于物體的等于物體的固有固有頻率頻率f f0 0時，受迫振動的時，受迫振動的振幅最大振幅最大，這種現(xiàn)象，這種現(xiàn)象叫做叫做共振共振。固3、受迫振動

5、的規(guī)律、受迫振動的規(guī)律f驅(qū)驅(qū)= f固固時，振幅有最大值，時，振幅有最大值，f驅(qū)驅(qū)與與 f固固差別越大時，差別越大時，振幅越小振幅越小橫軸：表示驅(qū)動力的頻率橫軸：表示驅(qū)動力的頻率縱軸：表示受迫振動的振幅縱軸：表示受迫振動的振幅2 2、共振曲線、共振曲線第7頁/共34頁4、聲音的共振現(xiàn)象共鳴共鳴箱共鳴箱第8頁/共34頁共鳴箱共鳴箱第9頁/共34頁共振篩的原理示意圖共振篩的原理示意圖第10頁/共34頁生活中的共振現(xiàn)象生活中的共振現(xiàn)象龍龍洗洗盆盆第11頁/共34頁18311831年，一隊騎兵通過曼徹斯特附近的一座便年，一隊騎兵通過曼徹斯特附近的一座便橋時，由于馬蹄節(jié)奏整齊，橋梁發(fā)生共振而斷橋時，由于馬

6、蹄節(jié)奏整齊，橋梁發(fā)生共振而斷裂。裂。生活中的共振現(xiàn)象生活中的共振現(xiàn)象軍隊過橋便步走軍隊過橋便步走, ,火車過橋慢行火車過橋慢行第12頁/共34頁 共振現(xiàn)象的危害共振現(xiàn)象的危害19401940 年年1111月月7 7日美國日美國的全長的全長860860米的米的TocamaTocama 懸索橋因懸索橋因共振而坍塌共振而坍塌第13頁/共34頁 唐朝時候洛陽某寺一僧人房中掛著的一件唐朝時候洛陽某寺一僧人房中掛著的一件樂器，經(jīng)常莫名其妙地自動鳴響，僧人因此驚樂器，經(jīng)常莫名其妙地自動鳴響，僧人因此驚恐成疾，四處求治無效。他有一個朋友是朝中恐成疾，四處求治無效。他有一個朋友是朝中管音樂的官員，聞訊特去看望他

7、。這時正好聽管音樂的官員，聞訊特去看望他。這時正好聽見寺里敲鐘聲，那件樂器又隨之作響。于是朋見寺里敲鐘聲，那件樂器又隨之作響。于是朋友說：你的病我可以治好，因為我找到你的病友說：你的病我可以治好，因為我找到你的病根了。只見朋友找到一把鐵銼，在樂器上銼磨根了。只見朋友找到一把鐵銼，在樂器上銼磨幾下，樂器便再也不會自動作響了。幾下，樂器便再也不會自動作響了。 生活中的共振現(xiàn)象生活中的共振現(xiàn)象第14頁/共34頁生活中的共振現(xiàn)象生活中的共振現(xiàn)象第15頁/共34頁共振的應(yīng)用和防止共振的應(yīng)用和防止微波爐加熱原理微波爐加熱原理: :食物中水分子的振動頻率約為食物中水分子的振動頻率約為2500MHz 2500

8、MHz ，具有大致相同頻率的電磁波稱為具有大致相同頻率的電磁波稱為 “微波微波” 。微波爐加熱食品時，爐內(nèi)產(chǎn)生很強。微波爐加熱食品時，爐內(nèi)產(chǎn)生很強的振蕩電磁場，使食物中的水分子作受迫的振蕩電磁場，使食物中的水分子作受迫振動，發(fā)生共振，將電磁輻射能轉(zhuǎn)化為內(nèi)振動，發(fā)生共振，將電磁輻射能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，從而使食物的溫度迅速升高。微波加能，從而使食物的溫度迅速升高。微波加熱是對物體內(nèi)部的整體加熱，極大地提高熱是對物體內(nèi)部的整體加熱，極大地提高了加熱效率。了加熱效率。 第16頁/共34頁受迫振動實例：跳板在人走過時發(fā)生的振動跳板在人走過時發(fā)生的振動機器底座在機器運轉(zhuǎn)時發(fā)生的振動機器底座在機器運轉(zhuǎn)時發(fā)生的振動

9、聽到聲音時耳膜的振動聽到聲音時耳膜的振動電磁打點計時器的振針?biāo)龅恼駝与姶糯螯c計時器的振針?biāo)龅恼駝?輪船航行時要看波浪的撞擊方向而改變速度和大小輪船航行時要看波浪的撞擊方向而改變速度和大小洗衣機把衣服脫水完畢切斷電源后，電動機由于洗衣機把衣服脫水完畢切斷電源后，電動機由于慣性還要轉(zhuǎn)一會兒才能停下來，在這個過程中，洗慣性還要轉(zhuǎn)一會兒才能停下來，在這個過程中，洗衣機的振動劇烈程度有變化，其中有一陣子最劇烈衣機的振動劇烈程度有變化，其中有一陣子最劇烈，試分析這一現(xiàn)象。，試分析這一現(xiàn)象。 第17頁/共34頁五、共振的防止和應(yīng)用五、共振的防止和應(yīng)用1 1、防止、防止 使驅(qū)動力的頻率與物體的固有頻率不同

10、，使驅(qū)動力的頻率與物體的固有頻率不同，而且相差越大越好。而且相差越大越好。2 2、應(yīng)用、應(yīng)用 使驅(qū)動力的頻率接近或等于振動物體的使驅(qū)動力的頻率接近或等于振動物體的固有頻率。固有頻率。第18頁/共34頁 物體做受迫振動時，物體做受迫振動時，振動穩(wěn)定后的頻率等于振動穩(wěn)定后的頻率等于 驅(qū)動驅(qū)動力的頻率，跟物體的固有頻率無關(guān)。力的頻率，跟物體的固有頻率無關(guān)。3、共振、共振: 驅(qū)動力的頻率接近物體的固有頻率時，受驅(qū)動力的頻率接近物體的固有頻率時，受迫迫 振動的振幅增大的現(xiàn)象。振動的振幅增大的現(xiàn)象。1、阻尼振動：、阻尼振動：振幅振幅(能量能量)逐漸減小的振動逐漸減小的振動A、利用利用共振時：應(yīng)使共振時：應(yīng)

11、使驅(qū)動力的頻率驅(qū)動力的頻率f接近或等于振動接近或等于振動物體的固有頻率物體的固有頻率f0B、防止防止共振時：應(yīng)使共振時：應(yīng)使驅(qū)動力的頻率驅(qū)動力的頻率f與物體的固有與物體的固有頻率頻率f0不同，而且不同，而且相差越大相差越大越好越好第19頁/共34頁 1. 1.如圖所示，是用來測量各種發(fā)動機轉(zhuǎn)速的如圖所示，是用來測量各種發(fā)動機轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速計原理圖。在同一鐵支架轉(zhuǎn)速計原理圖。在同一鐵支架NMNM上焊有固有頻率上焊有固有頻率依次為依次為80Hz80Hz、60Hz60Hz、40Hz40Hz、20Hz20Hz的四個鋼片的四個鋼片a a、b b、c c、d d。將。將M M端與正在轉(zhuǎn)動的電動機接觸，發(fā)現(xiàn)端與

12、正在轉(zhuǎn)動的電動機接觸，發(fā)現(xiàn)b b鋼片振幅最大，則電動機轉(zhuǎn)速為鋼片振幅最大，則電動機轉(zhuǎn)速為_r/min_r/min，a a、b b、c c、d d此時振動頻率為此時振動頻率為_。課課 堂堂 練練 習(xí)習(xí)第20頁/共34頁 2. 2.如圖所示演示裝置，一根張緊的水平繩上如圖所示演示裝置，一根張緊的水平繩上掛著四個單擺，讓掛著四個單擺，讓b b擺擺動，其余各擺也擺動擺擺動，其余各擺也擺動起來，可以發(fā)現(xiàn)（起來，可以發(fā)現(xiàn)（ ）A.A.各擺擺動的周期均與各擺擺動的周期均與b b擺相同擺相同B.B.a a 擺擺動周期最短擺擺動周期最短C.C.c c擺擺動周期最長擺擺動周期最長D.D.c c擺振幅最大擺振幅最大

13、課課 堂堂 練練 習(xí)習(xí)第21頁/共34頁 3. A B兩個彈簧振子兩個彈簧振子, A固有頻率為固有頻率為f, B固有頻率為固有頻率為4f, 若它們均在頻率為若它們均在頻率為3f 的驅(qū)動的驅(qū)動力作用下做受迫振動力作用下做受迫振動, 則則 ( )A. 振子振子A的振幅較大的振幅較大, 振動頻率為振動頻率為fB. 振子振子B的振幅較大的振幅較大, 振動頻率為振動頻率為3fC. 振子振子A的振幅較大的振幅較大, 振動頻率為振動頻率為3fD. 振子振子B的振幅較大的振幅較大, 振動頻率為振動頻率為4fB課課 堂堂 練練 習(xí)習(xí)第22頁/共34頁4、如圖所示是一個單擺的共振曲線，求：（1）單擺的擺長L（g取

14、9.8m/s2） （2）若擺長減小，共振曲線的峰將怎樣移動？為什么？ 第23頁/共34頁課課 堂堂 練練 習(xí)習(xí) 5. 5.汽車的車身是裝在彈簧上的，如果這個系統(tǒng)的固汽車的車身是裝在彈簧上的，如果這個系統(tǒng)的固有周期是有周期是1.5s1.5s，汽車在一條起伏不平的路上行駛，路上，汽車在一條起伏不平的路上行駛，路上各凸起處大約都相隔各凸起處大約都相隔8m8m，汽車以多大速度行駛時，車身，汽車以多大速度行駛時，車身上下顛簸得最劇烈？上下顛簸得最劇烈？ 設(shè)車速為設(shè)車速為v v，每經(jīng)過一個凸起，將引起車身的振動，如，每經(jīng)過一個凸起，將引起車身的振動，如果汽車經(jīng)過相臨凸起的時間間隔剛好等于車身體系的固有周果汽車經(jīng)過相臨凸起的時間間隔剛好等于車身體系的固有周期期T T1.5s1.5s，則由