銀川市高中物理 第十一章 機(jī)械振動 第5節(jié) 外力作用下的振動課件 新人教版選修3-4

1、第十一章 機(jī)械振動第第5 5節(jié)節(jié) 外力作用下的振動外力作用下的振動 1.1.知道知道阻尼振動阻尼振動產(chǎn)生的原因，知道其能量變化的特點(diǎn)。產(chǎn)生的原因，知道其能量變化的特點(diǎn)。2 2. .知道物體知道物體固有頻率固有頻率、驅(qū)動力頻率驅(qū)動力頻率的概念，知道什么的概念，知道什么是是受迫振動受迫振動，知道物體做受迫振動的，知道物體做受迫振動的特點(diǎn)特點(diǎn)。3.3.知道知道共振現(xiàn)象共振現(xiàn)象，掌握發(fā)生，掌握發(fā)生共振的條件共振的條件。4.4.知道常見的共振的知道常見的共振的應(yīng)用應(yīng)用和和危害危害，能解釋生產(chǎn)生活中，能解釋生產(chǎn)生活中的有關(guān)現(xiàn)象。的有關(guān)現(xiàn)象。提 出 問 題提 出 問 題 現(xiàn)象一：現(xiàn)象一：唐朝的時(shí)候，洛陽某寺

2、一僧人房間的一件樂唐朝的時(shí)候，洛陽某寺一僧人房間的一件樂器磬，經(jīng)常莫名其妙的自動鳴響，這是什么物理原理器磬，經(jīng)常莫名其妙的自動鳴響，這是什么物理原理呢？呢？ 現(xiàn)象二：現(xiàn)象二：登山隊(duì)員在登山過程中不能大聲登山隊(duì)員在登山過程中不能大聲說話，為什么？說話，為什么？ 問題三：問題三：各國都規(guī)定大隊(duì)人馬過橋，要便步通過，為各國都規(guī)定大隊(duì)人馬過橋，要便步通過，為什么？什么？古代的磬古代的磬新 課 講 授新 課 講 授固有周期：固有周期：固有振動的周期固有振動的周期T T0 0固有振動：固有振動：振動系統(tǒng)不受外力作用的振動振動系統(tǒng)不受外力作用的振動物體的振動周期與頻率由振動物體本物體的振動周期與頻率由振動物

3、體本身性質(zhì)決定的，與振幅無關(guān)。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：固有頻率：固有頻率：固有振動的頻率固有振動的頻率f f0 0gl2T 提 出 問 題提 出 問 題1.1.阻尼振動：阻尼振動：振幅振幅逐漸逐漸減小減小的振動的振動2.2.阻尼振動的圖像（觀看模擬動畫）阻尼振動的圖像（觀看模擬動畫）3.3.振動系統(tǒng)受到的阻尼越大，振幅減小得越快，振動系統(tǒng)受到的阻尼越大，振幅減小得越快，阻尼過大時(shí)，系統(tǒng)將不能發(fā)生振動。阻尼過大時(shí)，系統(tǒng)將不能發(fā)生振動。提 出 問 題提 出 問 題1.1.驅(qū)動力：作用在振動系統(tǒng)上的驅(qū)動力：作用在振動系統(tǒng)上的周期性周期性的的外力外力。2.2.

4、受迫振動：系統(tǒng)在受迫振動：系統(tǒng)在驅(qū)動力作用驅(qū)動力作用下的振動。下的振動。3.3.特點(diǎn)：特點(diǎn)：物體做物體做受迫振動的頻率受迫振動的頻率總等于總等于驅(qū)動力的頻驅(qū)動力的頻率，與系統(tǒng)的固有頻率無關(guān)。率，與系統(tǒng)的固有頻率無關(guān)。思考：物體做受迫振動時(shí)，振動穩(wěn)定后的頻率與什么思考：物體做受迫振動時(shí)，振動穩(wěn)定后的頻率與什么有關(guān)？有關(guān)？提 出 問 題提 出 問 題1.1.定義：驅(qū)動力的頻率定義：驅(qū)動力的頻率等于等于系統(tǒng)的系統(tǒng)的固有頻率固有頻率時(shí)，受迫振時(shí)，受迫振動的振幅最大，這種現(xiàn)象叫做共振。動的振幅最大，這種現(xiàn)象叫做共振。（觀看視頻：受迫振動，共振擺觀看視頻：受迫振動，共振擺），），2.2.共振條件：共振條件

5、：f驅(qū) = f固3.3.規(guī)律：驅(qū)動力的頻率與系統(tǒng)規(guī)律：驅(qū)動力的頻率與系統(tǒng)的固有頻率的固有頻率相差越少相差越少，振幅越振幅越大大，相差越多，振幅越小。，相差越多，振幅越小。提 出 問 題提 出 問 題4.4.共振的防止和應(yīng)用共振的防止和應(yīng)用（1 1）防止：使驅(qū)動力的頻率與物體的固有頻率）防止：使驅(qū)動力的頻率與物體的固有頻率不同不同，而且相差而且相差越大越好越大越好。（2 2）應(yīng)用：使驅(qū)動力的頻率）應(yīng)用：使驅(qū)動力的頻率接近或等于接近或等于振動物體的固振動物體的固有頻率。有頻率。提 出 問 題提 出 問 題5.5.共振的應(yīng)用實(shí)例共振的應(yīng)用實(shí)例（1 1）共鳴：聲音的共振現(xiàn)象叫共鳴。如：）共鳴：聲音的共

6、振現(xiàn)象叫共鳴。如：音叉的共鳴音叉的共鳴，樂器的共鳴箱，聲音碎酒杯樂器的共鳴箱，聲音碎酒杯。 聲音怎么會聲音怎么會將酒杯震碎將酒杯震碎? ?提 出 問 題提 出 問 題5.5.共振的應(yīng)用實(shí)例共振的應(yīng)用實(shí)例（2 2）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2500MHz2500MHz。微波爐加熱。微波爐加熱食品時(shí)，爐內(nèi)產(chǎn)生大致相同頻率的電磁波，也稱為食品時(shí)，爐內(nèi)產(chǎn)生大致相同頻率的電磁波，也稱為 “ “微微波波”。使食物中的。使食物中的水分子做受迫振動，發(fā)生共振水分子做受迫振動，發(fā)生共振，將電，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。磁輻射能

7、轉(zhuǎn)化為內(nèi)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，極大地提高了微波加熱是對物體內(nèi)部的整體加熱，極大地提高了加熱效率。加熱效率。 提 出 問 題提 出 問 題5.5.共振的應(yīng)用實(shí)例共振的應(yīng)用實(shí)例（3 3）微波武器：微波武器： 古希臘的學(xué)者阿基米德曾豪情萬丈地宣稱：給古希臘的學(xué)者阿基米德曾豪情萬丈地宣稱：給我一個支點(diǎn)，我能撬動地球。我一個支點(diǎn)，我能撬動地球。 而現(xiàn)代的美國發(fā)明家特士拉更是而現(xiàn)代的美國發(fā)明家特士拉更是“牛氣牛氣”，他，他說：用一件共振器，我就能把地球一裂為二。說：用一件共振器，我就能把地球一裂為二。 提 出 問 題提 出 問 題6.6.共振的危害與防止實(shí)例共振的

8、危害與防止實(shí)例（1 1）軍隊(duì)或火車過橋時(shí)要便步走或放慢速度）軍隊(duì)或火車過橋時(shí)要便步走或放慢速度（2 2）機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)為了防止共振要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速）機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)為了防止共振要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速（3 3）在振動物體底座加防振墊）在振動物體底座加防振墊 1831 1831年，一隊(duì)騎兵通年，一隊(duì)騎兵通過曼徹斯特附近的一座便過曼徹斯特附近的一座便橋時(shí)，由于馬蹄節(jié)奏整齊，橋時(shí)，由于馬蹄節(jié)奏整齊，橋梁發(fā)生共振而斷裂。橋梁發(fā)生共振而斷裂。 19401940年，美國的全長年，美國的全長860860米的塔柯姆大橋米的塔柯姆大橋 1.1. A A B B兩個彈簧振子兩個彈簧振子,A,A固有頻率為固有頻率為f f，B B固有頻率為固有頻

9、率為4f4f， 若它們均在頻率為若它們均在頻率為3f3f的驅(qū)動力作用下做受迫振動，則的驅(qū)動力作用下做受迫振動，則 ( )( )B BA.A.振子振子A A的振幅較大的振幅較大, ,振動頻率為振動頻率為f fB.B.振子振子B B的振幅較大的振幅較大, ,振動頻率為振動頻率為3f3fC.C.振子振子A A的振幅較大的振幅較大, ,振動頻率為振動頻率為3f3fD.D.振子振子B B的振幅較大的振幅較大, ,振動頻率為振動頻率為4f4f2.2.如圖所示演示裝置中，一根張緊的水平繩上掛著四如圖所示演示裝置中，一根張緊的水平繩上掛著四個單擺，先讓個單擺，先讓b球球擺動，則其余各擺的振動情況擺動，則其余各擺的振動情況（ ）A.A.各擺擺動的周期均與各擺擺動的周期均與b擺相同擺相同B.B.a 擺擺動周期最短擺擺動周期最短C.C.c擺擺動周期最長擺擺動周期最長D.D.d擺振幅最大擺振幅最大ADAD3.3.如圖所示是一個單擺的共振曲線，求：如圖所示是一個單擺的共振曲線，求：（1 1）單擺的擺長）單擺的擺長L L（g g取取9.8m/s9.8m/s2 2） （2 2）若擺長減小，共振曲線的峰將怎樣移動？為什么？）若擺長減小，共振曲線的峰將怎樣移動？為什么？ 4.4.汽車的車身是裝在彈簧上的，如