外力作用下的振动导学案中学教育中学实验_中学教育-中学课件.pdf

11.5 外力作用下的振动导学案 2014012 学习目标：（1）知道什么是阻尼振动和阻尼振动中能量转化的情况(2)知道做受迫振动物体的振动频率跟固有频率无关，而等于驱动力的频率(3)知道共振以及发生共振的条件，知道共振的应用和防止的实例 学习重点和难点：（1）受迫振动，共振。(2)驱动力的频率、固有频率的区别。自主学习:一、阻尼振动：1、固有频率：如果振动系统_作用，此时的振动叫固有振动，其振动频率称为_.2、阻尼振动(减幅振动)：_逐渐减小的振动叫阻尼振动 振动物体克服摩擦和其他阻力做了功，它自己的_逐渐减小，_也随着变小 说明：（1）同一简谐运动能量的大小由振幅大小确定（2）阻尼振动振幅减小的快慢跟所受阻尼的大小有关，阻尼越大，振幅减小得越快（3）物体做阻尼振动时，振幅虽不断减小，但振动的频率仍由自身结构特点所决定，并不会随振幅的减小而变化（4）阻尼振动若在一段不太长的时间内振幅没有明显的减小，可以把它当做简谐运动来处理 二、受迫振动:1、驱动力：加在振动系统上的_，叫做驱动力 2、受迫振动：系统在_作用下的振动，叫受迫振动 3、受迫振动的周期和频率：物体做受迫振动时，振动_的频率等于_的频率，跟物体的_频率无关 三、共振 1、共振：_频率等于系统的_频率时，受迫振动的_最大，这种现象叫做共振 2、共振的条件：驱动力的频率与物体的固有频率_ 3、共振曲线 共振曲线直观地反映出驱动力的频率对受迫振动物体振幅的影响，由共振曲线可知，当驱动力的频率与物体的固有频率相等时，受迫振动的振幅最大。4、共振的防止与利用(1)利用：要利用共振，应尽量使驱动力的频率与物体的固有频率一致。如：共振筛、荡秋千等(2)防止：需要防止共振危害时，要尽量使驱动力的频率和固有频率不相等，而且相差越多越好。如：部队过桥应便步走。课内探究 1 分组讨论阻尼振动产生的原因及避免方法 2 互相合作通过实验探究受迫振动频率与驱动率频率关系及共振条件 课堂练习 1.铁路上每根铁轨长 12 m，若支持车厢的弹簧固有周期是 0.6 s，列车以下列哪一速度行驶时，车厢振动得最厉害（)A.20m/s B.5 m/s C.6 m/s D.12 m/s 2.如图所示，在一根弹性木条上挂几个摆长不等的单摆，其中 A、E的摆长相等，A摆球的质量远大于其他各摆.当A摆振动起来后，带动其余各摆也随之振动，达到稳定后，以下关于各摆振动的说法正确的是（)A.各摆振动的周期都相等 B.C 摆振动的振幅最大 C.B、C、D、E 四摆中，E 摆的振幅最大 D.C 摆振动的周期最大 3.A、B 两个弹簧振子，A 的固有频率为 f，B 的固有频率为 4f.若它们均在频率为 3f 的驱动力作用下做受迫振动，则（)A.A 的振幅较大，振动频率为 f B.B 的振幅较大，振动频率为 3f C.A 的振幅较大，振动频率为 3f D.B 的振幅较大，振动频率为 4f 4.自由摆动的秋千，摆动的振幅越来越小，下列说法正确的是（)A.机械能守恒 B.能量正在消失 C.总能量守恒，机械能减小 D.只有动能和势能的相互转化 频率跟固有频率无关而等于驱动力的频率知道共振以及发生共振的条件知道共振的应用和防止的实例学习重点和难点受迫振动共振驱动力的频率固有频率的区别自主学习一阻尼振动固有频率如果振动系统作用此时的振动叫固有振动减小也随着变小说明同一简谐运动能量的大小由振幅大小确定阻尼振动振幅减小的快慢跟所受阻尼的大小有关阻尼越大振幅减小得越快物体做阻尼振动时振幅虽不断减小但振动的频率仍由自身结构特点所决定并不会随振幅的减小而振动系统上的叫做驱动力受迫振动系统在作用下的振动叫受迫振动受迫振动的周期和频率物体做受迫振动时振动的频率等于的频率跟物体的频率无关三共振共振频率等于系统的频率时受迫振动的最大这种象叫做共振共振的条件驱动外力作用下的振动课后训练案 班级 姓名 总分 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1一列队伍过桥时，不能齐步走，这是为了()A减小对桥的压力 B使桥受力均匀 C减小对桥的冲力 D避免使桥发生共振 2如图 51 所示是单摆做阻尼振动的振动图线，下列说法正确的是()A摆球 A 时刻的动能等于 B 时刻的动能 B摆球 A 时刻的势能等于 B 时刻的势能 C摆球 A 时刻的机械能等于 B 时刻的机械能 D摆球 A 时刻的机械能大于 B 时刻的机械能 3弹簧振子在振动过程中振幅逐渐减小，这是由于()A振子开始振动时振幅太小 B在振动过程中要不断克服外界阻力做功，消耗能量 C动能和势能相互转化 D振子的机械能逐渐转化为内能 4如图 52 所示，五个摆悬挂于同一根绷紧的水平绳上，A是摆球质量较大的摆，让它摆动后带动其他摆运动，下列结论正确的是()A其他各摆的振动周期与 A摆的相同 B其他各摆的振幅都相等 C其他各摆的振幅不同，E 摆的振幅最大 D其他各摆的振动周期不同，D 摆周期最大 5如图 53 所示装置中，已知弹簧振子的固有频率 f固2 Hz，电动机皮带轮的直径 d1是曲轴皮带轮 d2的12。为使弹簧振子的振幅最大，则电动机的转速应为()A60 r/min B120 r/min C30 r/min D240 r/min 6 如图 54 所示的装置中，在曲轴 AB 上悬挂一个弹簧振子，若不转动把手 C，让其上下振动，周期为 T1，若使把手以周期 T2(T2T1)匀速转动，当运动都稳定后，则()A弹簧振子的振动周期为 T1 B弹簧振子的振动周期为 T2 C要使弹簧振子振幅增大，可让把手转速减小 D要使弹簧振子振幅增大，可让把手转速增大 7一洗衣机在正常工作时非常平稳，当切断电源后，发现洗衣机先是振动越来越剧烈，频率跟固有频率无关而等于驱动力的频率知道共振以及发生共振的条件知道共振的应用和防止的实例学习重点和难点受迫振动共振驱动力的频率固有频率的区别自主学习一阻尼振动固有频率如果振动系统作用此时的振动叫固有振动减小也随着变小说明同一简谐运动能量的大小由振幅大小确定阻尼振动振幅减小的快慢跟所受阻尼的大小有关阻尼越大振幅减小得越快物体做阻尼振动时振幅虽不断减小但振动的频率仍由自身结构特点所决定并不会随振幅的减小而振动系统上的叫做驱动力受迫振动系统在作用下的振动叫受迫振动受迫振动的周期和频率物体做受迫振动时振动的频率等于的频率跟物体的频率无关三共振共振频率等于系统的频率时受迫振动的最大这种象叫做共振共振的条件驱动然后振动逐渐减弱，对这一现象，下列说法正确的是 ()正常工作时，洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率大 正常工作时，洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率小 正常工作时，洗衣机波轮的运转频率等于洗衣机的固有频率 当洗衣机振动最剧烈时，波轮的运转频率恰好等于洗衣机的固有频率 A B C D 8下列说法正确的是()A某物体做自由振动时，其振动频率与振幅无关 B某物体做受迫振动时，其振动频率与固有频率无关 C某物体发生共振时的频率等于其自由振动的频率 D某物体发生共振时的振动就是无阻尼振动 9下列振动中属于受迫振动的是()A用重锤敲击一下悬吊着的钟后，钟的摆动 B打点计时器接通电源后，振针的振动 C小孩睡在自由摆动的吊床上，小孩随着吊床一起摆动 D弹簧振子在竖直方向上沿上下方向振动 10.如图所示是一弹簧振子做受迫振动时的振幅与驱动力频率的关系，由图可知()A驱动力的频率为f2时，振子处于共振状态 B驱动力的频率为f3时，振子的振动频率为f3 C假如让振子自由振动，它的频率为f2 D振子做自由振动时，频率可以为f1、f2和f3 11.5 外力作用下的振动导学案 2014012答案 频率跟固有频率无关而等于驱动力的频率知道共振以及发生共振的条件知道共振的应用和防止的实例学习重点和难点受迫振动共振驱动力的频率固有频率的区别自主学习一阻尼振动固有频率如果振动系统作用此时的振动叫固有振动减小也随着变小说明同一简谐运动能量的大小由振幅大小确定阻尼振动振幅减小的快慢跟所受阻尼的大小有关阻尼越大振幅减小得越快物体做阻尼振动时振幅虽不断减小但振动的频率仍由自身结构特点所决定并不会随振幅的减小而振动系统上的叫做驱动力受迫振动系统在作用下的振动叫受迫振动受迫振动的周期和频率物体做受迫振动时振动的频率等于的频率跟物体的频率无关三共振共振频率等于系统的频率时受迫振动的最大这种象叫做共振共振的条件驱动 1A 2 AC 3B 4 C 课后练习答案：1.解析：部队过桥时，战士整齐的步伐会给桥一个周期性的驱动力，使桥做受迫振动。当该驱动力的周期(或频率)与桥的固有周期(或频率)一致时，会使桥面振幅越来越大，形成共振，对桥造成危害，因此部队过桥时应便步走。答案：D 2.解析：阻尼振动机械能不断损失，但 A、B 两点摆球高度相等，Ep相等。答案：B、D 3.解析：由于阻力作用，振子的机械能减小，振幅减小。答案：B、D 4.解析：受迫振动的周期都应等于驱动力的周期(A 摆的周期)。A、E 两摆为双线摆，其等效摆长相等，LALE，A 摆振动后迫使水平绳振动，水平绳再迫使其他摆振动，由于 E 摆的固有周期与驱动力 A 摆的周期相同，所以 E 摆的振幅最大，B、C、D 三个摆的固有周期偏离驱动力 A 摆的周期各不相同，所以它们振动的振幅各不相同。答案：A、C 5.解析：若使振子振幅最大，则曲轴转动频率为 f2 Hz，即 2 r/s，由于d1d2r1r212，1r12r2，故 1/22/1，所以电动机转速为 4 r/s，即 240 r/min。答案：D 6.解析：受迫振动的物体振动的频率等于驱动力的频率，当驱动力的频率(周期)等于振动物体的固有频率(周期)时振幅最大。由于 T2T1，故增加转速，T2减小，与 T1接近，振幅增大。答案：B、D 7.解析：洗衣机切断电源，波轮转动逐渐慢下来，在某一小段时间内洗衣机发生了强烈的振动，说明了此时波轮的频率与洗衣机固有频率相同，发生了共振。此后波轮转速减慢，则f驱f固，所以共振现象消失，洗衣机的振动随之减弱。答案：C 8ABC 9B 受迫振动是振动物体在驱动力作用下的运动，故只有B对，C是阻尼振动，D是简谐运动 10ABC 由图象知，当驱动力频率为 f2时，振子的振幅最大，可确定振子的固有频率为 f2，当振子自由振动时其频率为固有频率，故选项A、C正确，D错误；由受迫振动的特点可知选项B正确 频率跟固有频率无关而等于驱动力的频率知道共振以及发生共振的条件知道共振的应用和防止的实例学习重点和难点受迫振动共振驱动力的频率固有频率的区别自主学习一阻尼振动固有频率如果振动系统作用此时的振动叫固有振动减小也随着变小说明同一简谐运动能量的大小由振幅大小确定阻尼振动振幅减小的快慢跟所受阻尼的大小有关阻尼越大振幅减小得越快物体做阻尼振动时振幅虽不断减小但振动的频率仍由自身结构特点所决定并不会随振幅的减小而振动系统上的叫做驱动力受迫振动系统在作用下的振动叫受迫振动受迫振动的周期和频率物体做受迫振动时振动的频率等于的频率跟物体的频率无关三共振共振频率等于系统的频率时受迫振动的最大这种象叫做共振共振的条件驱动