宁夏回族自治区银川市六盘山高级中学高中物理人教版（选修3-4）第十一章　第5节　外力作用下的振动(共19张PPT).ppt

第十一章 机械振动第第5 5节节 外力作用下的振动外力作用下的振动 学习目标学习目标1.1.知道知道阻尼振动阻尼振动产生的原因，知道其能量变化的特点。产生的原因，知道其能量变化的特点。2 2.知道物体知道物体固有频率固有频率、驱动力频率驱动力频率的概念，知道什么的概念，知道什么是是受迫振动受迫振动，知道物体做受迫振动的，知道物体做受迫振动的特点特点。3.3.知道知道共振现象共振现象，掌握发生，掌握发生共振的条件共振的条件。4.4.知道常见的共振的知道常见的共振的应用应用和和危害危害，能解释生产生活中，能解释生产生活中的有关现象。的有关现象。提提出出问题 现象一：现象一：唐朝的时候，洛阳某寺一僧人房间的一件乐唐朝的时候，洛阳某寺一僧人房间的一件乐器磬，经常莫名其妙的自动鸣响，这是什么物理原理呢器磬，经常莫名其妙的自动鸣响，这是什么物理原理呢？现象二：现象二：登山队员在登山过程中不能大声登山队员在登山过程中不能大声说话，为什么？说话，为什么？问题三：问题三：各国都规定大队人马过桥，要便步通过，为什各国都规定大队人马过桥，要便步通过，为什么？么？古代的磬古代的磬一、固有周期和固有频率一、固有周期和固有频率新新课讲授授固有周期：固有周期：固有振动的周期固有振动的周期T T0 0固有振动：固有振动：振动系统不受外力作用的振动振动系统不受外力作用的振动物体的振动周期与频率由振动物体本身物体的振动周期与频率由振动物体本身性质决定的，与振幅无关。性质决定的，与振幅无关。如：如：弹簧振子弹簧振子:单摆：单摆：固有频率：固有频率：固有振动的频率固有振动的频率f f0 0二、阻尼振动二、阻尼振动提提出出问题1.1.阻尼振动：阻尼振动：振幅振幅逐渐逐渐减小减小的振动的振动2.2.阻尼振动的图像（观看模拟动画）阻尼振动的图像（观看模拟动画）3.3.振动系统受到的阻尼越大，振幅减小得越快，振动系统受到的阻尼越大，振幅减小得越快，阻尼过大时，系统将不能发生振动。阻尼过大时，系统将不能发生振动。三、受迫振动三、受迫振动提提出出问题1.1.驱动力：作用在振动系统上的驱动力：作用在振动系统上的周期性周期性的的外力外力。2.2.受迫振动：系统在受迫振动：系统在驱动力作用驱动力作用下的振动。下的振动。3.3.特点：特点：物体做物体做受迫振动的频率受迫振动的频率总等于总等于驱动力的频驱动力的频率，与系统的固有频率无关。率，与系统的固有频率无关。思考：物体做受迫振动时，振动稳定后的频率与什么思考：物体做受迫振动时，振动稳定后的频率与什么有关？有关？四、共振四、共振提提出出问题1.1.定义：驱动力的频率定义：驱动力的频率等于等于系统的系统的固有频率固有频率时，受迫振时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振。动的振幅最大，这种现象叫做共振。（观看视频：受迫振动，共振摆观看视频：受迫振动，共振摆），），2.2.共振条件：共振条件：f驱=f固3.3.规律：驱动力的频率与系统规律：驱动力的频率与系统的固有频率的固有频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。四、共振四、共振提提出出问题4.4.共振的防止和应用共振的防止和应用（1 1）防止：使驱动力的频率与物体的固有频率）防止：使驱动力的频率与物体的固有频率不同不同，而且相差而且相差越大越好越大越好。（2 2）应用：使驱动力的频率）应用：使驱动力的频率接近或等于接近或等于振动物体的固振动物体的固有频率。有频率。四、共振四、共振提提出出问题5.5.共振的应用实例共振的应用实例（1 1）共鸣：声音的共振现象叫共鸣。如：）共鸣：声音的共振现象叫共鸣。如：音叉的共鸣音叉的共鸣，乐器的共鸣箱，声音碎酒杯乐器的共鸣箱，声音碎酒杯。声音怎么会声音怎么会将酒杯震碎将酒杯震碎?四、共振四、共振提提出出问题5.5.共振的应用实例共振的应用实例（2 2）微波炉加热原理：微波炉加热原理：食物中水分子的振动频率约为食物中水分子的振动频率约为2500MHz2500MHz。微波炉加热微波炉加热食品时，炉内产生大致相同频率的电磁波，也称为食品时，炉内产生大致相同频率的电磁波，也称为 “微微波波”。使食物中的。使食物中的水分子做受迫振动，发生共振水分子做受迫振动，发生共振，将电，将电磁辐射能转化为内能，从而使食物的温度迅速升高。磁辐射能转化为内能，从而使食物的温度迅速升高。微波加热是对物体内部的整体加热，极大地提高了微波加热是对物体内部的整体加热，极大地提高了加热效率。加热效率。四、共振四、共振提提出出问题5.5.共振的应用实例共振的应用实例（3 3）微波武器：微波武器：古希腊的学者阿基米德曾豪情万丈地宣称：给古希腊的学者阿基米德曾豪情万丈地宣称：给我一个支点，我能撬动地球。我一个支点，我能撬动地球。而现代的美国发明家特士拉更是而现代的美国发明家特士拉更是“牛气牛气”，他，他说：用一件共振器，我就能把地球一裂为二。说：用一件共振器，我就能把地球一裂为二。四、共振四、共振提提出出问题6.6.共振的危害与防止实例共振的危害与防止实例（1 1）军队或火车过桥时要便步走或放慢速度）军队或火车过桥时要便步走或放慢速度（2 2）机器运转时为了防止共振要调节转速）机器运转时为了防止共振要调节转速（3 3）在振动物体底座加防振垫）在振动物体底座加防振垫 1831 1831年，一队骑兵通年，一队骑兵通过曼彻斯特附近的一座便过曼彻斯特附近的一座便桥时，由于马蹄节奏整齐，桥时，由于马蹄节奏整齐，桥梁发生共振而断裂。桥梁发生共振而断裂。19401940年，美国的全长年，美国的全长860860米的塔柯姆大桥米的塔柯姆大桥在建在建成后的成后的4 4个月就因横风引发个月就因横风引发“蛇形共振蛇形共振”而倒塌而倒塌 课堂小结课堂小结1.1.A A、B B两个弹簧振子两个弹簧振子,A,A固有频率为固有频率为f f，B B固有频率为固有频率为4f4f，若它们均在频率为若它们均在频率为3f3f的驱动力作用下做受迫振动，的驱动力作用下做受迫振动，则则 ()()巩固练习巩固练习B BA.A.振子振子A A的振幅较大的振幅较大,振动频率为振动频率为f fB.B.振子振子B B的振幅较大的振幅较大,振动频率为振动频率为3f3fC.C.振子振子A A的振幅较大的振幅较大,振动频率为振动频率为3f3fD.D.振子振子B B的振幅较大的振幅较大,振动频率为振动频率为4f4f2.2.如图所示演示装置中，一根张紧的水平绳上挂着四如图所示演示装置中，一根张紧的水平绳上挂着四个单摆，先让个单摆，先让b球球摆动，则摆动，则其余各摆的振动情况其余各摆的振动情况（）A.A.各摆摆动的周期均与各摆摆动的周期均与b摆相同摆相同B.B.a 摆摆动周期最短摆摆动周期最短C.C.c摆摆动周期最长摆摆动周期最长D.D.d摆振幅最大摆振幅最大ADAD巩固练习巩固练习3.3.如图所示是一个单摆的共振曲线，求：如图所示是一个单摆的共振曲线，求：（1 1）单摆的摆长）单摆的摆长L L（g g取取9.8m/s9.8m/s2 2）（2 2）若摆长减小，共振曲线的峰将怎样移动？为什么）若摆长减小，共振曲线的峰将怎样移动？为什么？巩固练习巩固练习4.4.汽车的车身是装在弹簧上的，如果这个系统的固有汽车的车身是装在弹簧上的，如果这个系统的固有周期是周期是1.5s1.5s，汽车在一条起伏不平的路上行驶，路上，汽车在一条起伏不平的路上行驶，路上各凸起处大约都相隔各凸起处大约都相隔8m8m，汽车以多大速度行驶时，车，汽车以多大速度行驶时，车身上下颠簸得最剧烈？身上下颠簸得最剧烈？巩固练习巩固练习