高中物理選修3-4-11.5-在外力作用下的振動課件

）A.單擺擺動時，擺球受到的向心力大小處處相等

B.單擺運動的回復力是擺球所受合力C.擺球經(jīng)過平衡位置時所受回復力為零D.擺球經(jīng)過平衡位置時所受合外力為零課堂練習：1.對單擺的振動，以下說法中正確的是（C2.由單擺作簡諧運動的周期公式:可知:()A.擺長無限減小,可以使振動周期接近于零B.同一單擺在月球表面的擺動周期一定比地球表面的周期長

C.單擺的振動周期與擺球的質(zhì)量無關(guān)D.單擺的振動周期與擺角無關(guān),所以擺角可以是300BC學生實驗：測量重力加速度

思考：重力加速度與緯度有什么關(guān)系呢？

實驗目的：

1、 用單擺測定當?shù)氐闹亓铀俣取?、 會使用秒表。實驗原理：當單擺擺角很小（小于10°）時，可看作簡諧運動，其固有周期為由公式可得故只要測定擺長l和單擺的周期T，即可算出重力加速度g。實驗儀器：長約1米的（不可伸縮的）細線、小鐵球、鐵架臺（連鐵夾）、米尺、游標卡尺、秒表0312334356378394110431214451647184920225153242655285759267893

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0實驗步驟：在細線的一端打一個比小球上的孔徑稍大些的結(jié)，將細線穿過球上的小孔，制成一個單擺。將鐵夾固定在鐵架臺的上端，鐵架臺放在實驗桌邊，使鐵夾伸到桌面以外，把做好的單擺固定在鐵夾上，使擺球自由下垂。3．測量單擺的擺長l

：用米尺測出懸點到球心間的距離；或用游標卡尺測出擺球直徑2r，再用米尺測出從懸點至小球上端的懸線長l'，則擺長L=L'+r。把單擺從平衡位置拉開一個小角度（不大于10°),使單擺在豎直平面內(nèi)擺動，用秒表測量單擺完成全振動30至50次所用的時間，求出完成一次全振動所用的平均時間，這就是單擺的周期T。將測出的擺長l和周期T代入公式 求出重力加速度g的值。變更擺長重做兩次,并求出三次所得的g的平均值。注意事項:選擇材料時應選擇細、輕又不易伸長的線，長度一般在1m左右，小球應選用密度較大的金屬球，直徑應較小，最好不超過2cm。單擺懸線的上端不可隨意卷在鐵夾的桿上，應夾緊在鐵夾中，以免擺動時發(fā)生擺線下滑、擺長改變的現(xiàn)象。注意擺動時控制擺線偏離豎直方向不超過10°，可通過估算振幅的辦法掌握。擺球擺動時，要使之保持在同一個豎直平面內(nèi)，不要形成圓錐擺。5

．計算單擺的振動次數(shù)時,

應以擺球通過最低位置時開始計時，以后擺球從同一方向通過最低位置時，進行計數(shù)

, 且在數(shù)

“

零

” 的同時按表，開始計時計數(shù)。數(shù)據(jù)處理方法1、列表法2、圖象法

T2L0g例1、某同學在用單擺測定重力加速度的實驗中，測出幾組周期T和擺長L值后，在T2—L圖象中描繪出了相應的點，如圖所示，試在圖中繼續(xù)完成T2—L圖象，由該圖象計算重力加速度的公式是

.(簡要說明公式中各物理量的意義）③圖線的斜率所表示的物理意義．④當?shù)氐闹亓铀俣萭值為（g值保留三位有效數(shù)字）2.某同學在用單擺測定重力加速度的實驗中，測量4種不同擺長情況單擺的振動周期，獲得4組數(shù)據(jù),以T2為縱軸、l為橫軸作出的T2—l關(guān)系圖像如圖,根據(jù)此圖像回答問題：①本實驗所使用的測量儀器有

．②本試驗依據(jù)的物理原理5.0．0l/m0T2

/s24.003.002.001.000.51.0秒表、米尺、游標卡尺9.86m/s23.在做“用單擺測定重力加速度”的實驗中，有人提出以下幾點建議：

A．適當加長擺線

B．質(zhì)量相同，體積不同的擺球，應選用體積較大的

C．單擺偏離平衡位置的角度不能太大D．單擺偏離平衡位置時開始計時，經(jīng)過一次全振動后停止計時，用此時間間隔作為單擺擺動的周期其中對提高測量結(jié)果精度有利的是

。A

C解：根據(jù)單擺的周期公式可得，從該公式可看出，增大擺長l，有利于減小誤差，提高測量結(jié)果精度；T對測量結(jié)果影響較大，采用累計法測量以減小誤差，故D無法提高測量結(jié)果精度；對B來說，由于球體積較大，空氣阻力也大，單擺振動次數(shù)少，不利于采用累計法測量周期；故B不利于提高測量結(jié)果精度；只有在小角度的情形下,單擺的周期才滿足綜合上述，應選擇A、C。11.5

外力作用下的振動教學目的知道阻尼振動和無阻尼振動，并能從能量的觀點給予說明。知道受迫振動的概念。知道受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率，而跟振動物體的固有頻率無關(guān)。理解共振的概念，知道常見的共振的應用和危害。動一、固有振動的及相應的周期和頻率固有振動： 振動系統(tǒng)不受外力作用的振固有周期：固有振動的周期固有頻率：固有振動的頻率二、阻尼振動1、概念：振動系統(tǒng)受到阻力時，所做的振幅逐漸減小的振動，叫做阻尼振動2、阻尼振動的圖像：3、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。4、實際的自由振動一定是阻尼振動三、受迫振動1、驅(qū)動力：作用在振動系統(tǒng)上的周期性外力2、受迫振動：系統(tǒng)在驅(qū)動力作用下的振動請舉出你所知道的受迫振動的例子①跳板在人走過時發(fā)生的振動②機器底座在機器運轉(zhuǎn)時發(fā)生的振動③聽到聲音時耳膜的振動④電磁打點計時器的振針所做的振動3、受迫振動的特點：受迫振動的頻率總等于驅(qū)動力的頻率，與系統(tǒng)的固有頻率無關(guān)。受迫振動的振幅與驅(qū)動力的頻率跟固有頻率的接近程度有關(guān)。四、共

振1、定義：驅(qū)動力的頻率等于系統(tǒng)的固有頻率時，受迫振動的振幅最大，這種現(xiàn)象叫做共振。2、共振曲線圖象特點:f驅(qū)=

f固時，振幅有最大值f驅(qū)與

f固差別越大時，振幅越小，生活中的共振現(xiàn)象美國有一農(nóng)場農(nóng)婦，習慣于用吹笛的方式招呼丈夫回家吃飯，可當她有一次吹笛時，居然發(fā)現(xiàn)樹上的毛毛蟲紛紛墜地而死，驚訝之余，她到自己的果園吹了幾個小時，一下子將果樹上的毛毛蟲收拾的一干二凈，究其原因，還是笛子發(fā)出的聲音引起毛毛蟲內(nèi)臟發(fā)生劇烈共振而死亡。1831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)生共振而斷裂。軍隊過橋便步走，火車過橋慢行Company

Logo生活中的共振現(xiàn)象共振篩Company

Logo生活中的共振現(xiàn)象共鳴共振現(xiàn)象的危害1940年11月7日美國的全長860米的Tocama懸索橋因在建成后的4個月就因風共振共振而坍塌1940年，美國的全長860米的塔柯姆大橋在建成后的4個月就因風共振而倒塌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，洗衣機的振動劇烈程度有變化，其中有一陣子最劇烈。利用共振時：應使驅(qū)動力的頻率接近或等于振動物體的固有頻率；防止共振時：應使驅(qū)動力的頻率與物體的固有頻率不同，而且相差越大越好．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。這時正好聽見寺里敲鐘聲，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。生活中的共振現(xiàn)象小

結(jié)2、受迫振動：系統(tǒng)在外界驅(qū)動力作用下的振動3、系統(tǒng)做受迫振動時，振動穩(wěn)定后的頻率等于驅(qū)動力的頻率，跟系統(tǒng)的固有頻率無關(guān)4、驅(qū)動力的頻率等于振動系統(tǒng)的固有頻率時，受迫振動的振幅增大，這種現(xiàn)象叫做共振。5、利用共振時，應使驅(qū)動力的頻率接近或等于振動系統(tǒng)的固有頻率；防止共振時，應使驅(qū)動力的頻率與系統(tǒng)的固有頻率不同,而且相差越大越好．1、阻尼振動：振幅越來越小的振動課堂訓練1.

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

NM上焊有固有頻率依次為80Hz、60Hz、40Hz、20Hz的四個鋼片a、b、c、d。將M端與正在轉(zhuǎn)動的電動機接觸，發(fā)現(xiàn)b鋼片振幅最大，則電動機轉(zhuǎn)速為r/min，a、b、c、d此時振動頻率為

。3600

60Hz2.如圖所示演示裝置，