【物理】受迫振动、共振 课件3-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册.pptx

2.62.6受迫振动、共振受迫振动、共振物理人教版（新教材）选择性必修第一册观察和思考：观察和思考：1.1.你看到什么现象？你看到什么现象？2.2.你是否可以用物理你是否可以用物理知识解释这一现象的知识解释这一现象的原因？原因？“洗”是古代盥洗用的脸盆，多用青铜铸成，现代亦有许多仿制的工艺品。倒些清水在其中，用手掌慢慢摩擦盆耳，盆就会发出嗡嗡声，到一定节奏时还会溅起层层水花。这是为什么？课堂引入课堂引入问题：问题：？复习回顾复习回顾振动系统不受外力的作用振动系统不受外力的作用在自身结构影响下的振动在自身结构影响下的振动固有振动：固有振动：固有周期固有周期(频率频率)：由自身结构所决定的周期由自身结构所决定的周期T0(f0)物体的振动周期与频率由振动物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。体本身性质决定的，与振幅无关。如：如：弹簧振子：弹簧振子：单单 摆：摆：【思考】：【思考】：现实生活中是否存在简谐运动？现实生活中是否存在简谐运动？若振动过程中存在阻力，它的振幅又发生如何变化呢？若振动过程中存在阻力，它的振幅又发生如何变化呢？实际振动情况：实际振动情况：当系统受到阻力的作用时，我们说当系统受到阻力的作用时，我们说振动受到了阻尼。振动受到了阻尼。（1）条件：）条件：受到阻力受到阻力（2）能量：）能量：机械能转化为内能机械能转化为内能（3）图象：）图象：振幅逐渐减小振幅逐渐减小定义：定义：振幅逐渐减小的振动，叫阻尼振动。振幅逐渐减小的振动，叫阻尼振动。思考思考1：为什么做阻尼振动的物体，振幅为什么做阻尼振动的物体，振幅 要越来越小呢？要越来越小呢？思考思考2：用什么方法才能得到持续的振动呢？用什么方法才能得到持续的振动呢？一、一、阻尼振动阻尼振动思考：阻尼振动中，由于存在阻力，振幅不断减小，故振动系统的机械能将不断减少，那么，振动系统的周期和频率也会发生变化吗？振动周期与振幅无关，故阻尼振动中周期和频率不变！TTT例例1 1、一单摆做阻尼振动，则在振动过程中、一单摆做阻尼振动，则在振动过程中()A A振幅越来越小，周期也越来越小振幅越来越小，周期也越来越小B B振幅越来越小，周期不变振幅越来越小，周期不变C C在振动过程中，通过某一位置时，机械能始终不变在振动过程中，通过某一位置时，机械能始终不变D D振动过程中，机械能不守恒，频率不变振动过程中，机械能不守恒，频率不变BD例例2.2.如图所示为单摆做阻尼振动时的振动图线，下列说如图所示为单摆做阻尼振动时的振动图线，下列说法正确的是（法正确的是（）A.A.摆球在摆球在A A时刻的动能等于在时刻的动能等于在B B时刻的动能时刻的动能B.B.摆球在摆球在A A时刻的势能等于在时刻的势能等于在B B时刻的势能时刻的势能C.C.摆球在摆球在A A时刻的机械能等于在时刻的机械能等于在B B时刻的机械能时刻的机械能D.D.摆球在后一时刻的动能总比前一时刻的动能小摆球在后一时刻的动能总比前一时刻的动能小B用周期性的外力作用于用周期性的外力作用于振动系统，补偿系统机振动系统，补偿系统机械能的损耗，使系统持械能的损耗，使系统持续地振动下去。续地振动下去。想一想：用什么办法才能得到持续的振动呢？想一想：用什么办法才能得到持续的振动呢？1.驱动力（又叫策动力）：驱动力（又叫策动力）：维持受迫振动的周期性外力维持受迫振动的周期性外力2.受迫振动：受迫振动：物体在外界驱动力作用下的振动物体在外界驱动力作用下的振动二受迫振动二受迫振动受迫振动稳定后的频率跟什么有关呢受迫振动稳定后的频率跟什么有关呢?探究：探究：受迫振动的频率受迫振动的频率 结论：结论：物体做受迫振动时，振动物体做受迫振动时，振动稳定后稳定后的频率的频率等于等于驱动力的频率，跟物体驱动力的频率，跟物体的的固有频率无关固有频率无关.探究探究受迫受迫振动振动的振的振幅幅观察哪个摆球的观察哪个摆球的振幅振幅最大？最大？探究受迫振动的振幅探究受迫振动的振幅结论：结论：驱动力的频率驱动力的频率等于等于振动物振动物体的固有频率时，体的固有频率时，振幅最振幅最大大；驱动力的频率跟固有驱动力的频率跟固有频率频率相差越大，振幅越小相差越大，振幅越小。结论结论1：物体做受迫振动时，振动稳定后的频率等于驱动力的频率，物体做受迫振动时，振动稳定后的频率等于驱动力的频率，跟物体的固有频率无关。跟物体的固有频率无关。结论结论2：驱动力的频率等于振动物体的固有频率时，振幅最大；驱动力的频率等于振动物体的固有频率时，振幅最大；驱动力的频率跟固有频率相差越大，振幅越小。驱动力的频率跟固有频率相差越大，振幅越小。三、共振三、共振在在受受迫迫振振动动中中，驱驱动动力力的的频频率率等等于于系系统统的的固固有有频频率率时时，受受迫振动的振幅最大，这种现象叫做迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振共振。生活中的共振现象生活中的共振现象杯子共振破碎杯子共振破碎生活中的共振现象生活中的共振现象大桥在共振中破坏大桥在共振中破坏1 1如图所示的装置中，在转动手柄如图所示的装置中，在转动手柄A A的转速由零逐渐增大的过程中，小球的转速由零逐渐增大的过程中，小球B B的振幅将（）的振幅将（）A A不断增大不断增大B B先增大，后不变先增大，后不变C C先增大后减小先增大后减小D D先减小，后增大先减小，后增大C练习练习2 2如图所示，在一根张紧的水平绳上挂几个摆，其中如图所示，在一根张紧的水平绳上挂几个摆，其中A A、E E摆长相等。先摆长相等。先让让A A摆振动起来，其他各摆随后也跟着振动起来，则在振动稳定后（）摆振动起来，其他各摆随后也跟着振动起来，则在振动稳定后（）A A其它各摆摆动频率跟其它各摆摆动频率跟A A摆相同摆相同B B其它各摆振动周期大小不同，其它各摆振动周期大小不同，D D摆周期最大摆周期最大C C其它各摆振动振幅大小不相同，其它各摆振动振幅大小不相同，E E摆振幅最小摆振幅最小D D其它各摆振动振幅大小相同其它各摆振动振幅大小相同A3 3如图甲所示，在一条张紧的绳子上挂着如图甲所示，在一条张紧的绳子上挂着abcdabcd四个摆。当四个摆。当a a摆振动的时候，摆振动的时候，其余各摆在其余各摆在a a摆的驱动下也逐步振动起来，不计空气阻力，达到稳定时，摆的驱动下也逐步振动起来，不计空气阻力，达到稳定时，b b摆的振动图像如图乙。下列说法正确的是（）摆的振动图像如图乙。下列说法正确的是（）A A稳定时稳定时b b摆的振幅最大摆的振幅最大B B稳定时稳定时d d摆的周期最小摆的周期最小C C由图乙可以估算出由图乙可以估算出b b摆的摆长摆的摆长D D由图乙可以估算出由图乙可以估算出c c摆的摆长摆的摆长D4 4飞力士棒（飞力士棒（Flexi-barFlexi-bar）是德国物理治疗师发明的一种物理康复器材，也是一种有）是德国物理治疗师发明的一种物理康复器材，也是一种有效加强躯干肌肉功能的训练器材。标准型飞力士棒整体结构由中间的握柄，两端负重效加强躯干肌肉功能的训练器材。标准型飞力士棒整体结构由中间的握柄，两端负重头，用一根头，用一根PVCPVC软杆连接，质量为软杆连接，质量为508g508g，长度为，长度为1.525m1.525m，棒的固有频率为，棒的固有频率为4.5Hz4.5Hz，如图，如图所示，可以使用双手进行驱动，则下列关于飞力士棒的认识正确的是（）所示，可以使用双手进行驱动，则下列关于飞力士棒的认识正确的是（）A A使用者用力越大飞力士棒振动越快使用者用力越大飞力士棒振动越快B B随着手振动的频率增大，飞力士棒振动的幅度一定越来越大随着手振动的频率增大，飞力士棒振动的幅度一定越来越大C C双手驱动该飞力士棒每分钟振动双手驱动该飞力士棒每分钟振动270270次全振动，会产生共振次全振动，会产生共振D D负重头质量相同，同样材料的负重头质量相同，同样材料的PVCPVC杆缩短，飞力士棒的固有频率不变杆缩短，飞力士棒的固有频率不变C5 5轿车的悬挂系统是由车身与轮胎间的弹簧及避震器组成的支持系统。某型号轿车的轿车的悬挂系统是由车身与轮胎间的弹簧及避震器组成的支持系统。某型号轿车的“车身车身悬挂系悬挂系统统”的固有频率是的固有频率是2Hz2Hz，这辆汽车匀速通过某路口的条状减速带，如图。已知相邻两条减速带间的距离，这辆汽车匀速通过某路口的条状减速带，如图。已知相邻两条减速带间的距离为为1.0m1.0m，该车经过该减速带过程中，下列说法正确的是（），该车经过该减速带过程中，下列说法正确的是（）A A当该轿车通过减速带时，车身上下振动的频率均为当该轿车通过减速带时，车身上下振动的频率均为2Hz2Hz，与车速无关，与车速无关B B该轿车通过减速带的速度越大，车身上下颠簸得越剧烈该轿车通过减速带的速度越大，车身上下颠簸得越剧烈C C当该轿车以当该轿车以7.2km/h7.2km/h的速度通过减速带时，车身上下颠簸得最剧烈的速度通过减速带时，车身上下颠簸得最剧烈D D不同车辆以相同速度通过减速带时，车身上下颠簸的剧烈程度相同不同车辆以相同速度通过减速带时，车身上下颠簸的剧烈程度相同C6 6如图所示，竖直圆盘可绕水平中心轴如图所示，竖直圆盘可绕水平中心轴O O转动，固定在圆盘边缘上的小圆转动，固定在圆盘边缘上的小圆柱柱P P带动一个带动一个T T型支架在竖直方向振动，型支架在竖直方向振动，T T型支架下端连着一个弹簧振子，型支架下端连着一个弹簧振子，小球始终在水中，当圆盘静止时，小球阻尼振动的频率约为小球始终在水中，当圆盘静止时，小球阻尼振动的频率约为3 3HzHz。现使圆。现使圆盘以盘以4s4s的周期匀速转动，当小球振动达到稳定后（）的周期匀速转动，当小球振动达到稳定后（）A A小球的振动频率约为小球的振动频率约为3 3B BT T型支架的运动是简谐运动型支架的运动是简谐运动C CT T型支架在最高点时所受的合外力向上型支架在最高点时所受的合外力向上D D若圆盘匀速转动的周期变为若圆盘匀速转动的周期变为5s5s，稳定后小球的振幅将增大，稳定后小球的振幅将增大B7 7在喜剧电影功夫中，包租婆的在喜剧电影功夫中，包租婆的“狮子吼狮子吼”可以将酒杯震碎。若我可以将酒杯震碎。若我们用手指轻弹同样的酒杯，听到清脆的声音，并测得该声音的频率为们用手指轻弹同样的酒杯，听到清脆的声音，并测得该声音的频率为500500HzHz，已知空气中的声速为，已知空气中的声速为340340m/sm/s，则包租婆的，则包租婆的“狮子吼狮子吼”声波的波长声波的波长约为（）约为（）A A0.68m0.68mB B1.32m1.32mC C1.47m1.47mD D2.94m2.94mA8 8把一个筛子用四根弹簧支撑起来，筛子上装一个电动偏心轮，它每转一周，给筛子一个驱动力，这把一个筛子用四根弹簧支撑起来，筛子上装一个电动偏心轮，它每转一周，给筛子一个驱动力，这就做成了一个共振筛，如图甲所示。该共振筛的共振曲线如图乙所示。已知增大电压，可使偏心轮转速就做成了一个共振筛，如图甲所示。该共振筛的共振曲线如图乙所示。已知增大电压，可使偏心轮转速提高，增加筛子质量，可增大筛子的固有周期。现在，在某电压下偏心轮的转速是提高，增加筛子质量，可增大筛子的固有周期。现在，在某电压下偏心轮的转速是88r/min88r/min。为使共振。为使共振筛的振幅增大，以下做法可行的是（）筛的振幅增大，以下做法可行的是（）A A降低输入电压同时减小筛子质量降低输入电压同时减小筛子质量B B降低输入电压同时增加筛子质量降低输入电压同时增加筛子质量C C增大输入电压同时减小筛子质量增大输入电压同时减小筛子质量D D增大输入电压同时增加筛子质量增大输入电压同时增加筛子质量A9 9如图所示一个单摆在地面上做受迫振动的共振曲线（振幅如图所示一个单摆在地面上做受迫振动的共振曲线（振幅A A与驱动力频与驱动力频率率f f的关系）则（）的关系）则（）A A此单摆的摆长约为此单摆的摆长约为2m2mB B此单摆的固有周期为此单摆的固有周期为0.5s0.5sC C若摆长增大，单摆的固有频率增大若摆长增大，单摆的固有频率增大D D若摆长增大，共振曲线的峰将向左移动若摆长增大，共振曲线的峰将向左移动D1010对声波的各种现象，以下说法正确的是（）对声波的各种现象，以下说法正确的是（）A A在空房子里讲话，声音特别响，这是声音的共振现象在空房子里讲话，声音特别响，这是声音的共振现象B B绕正在发音的音叉走一圈，可以听到忽强忽弱的声音，这是声音的干绕正在发音的音叉走一圈，可以听到忽强忽弱的声音，这是声音的干涉现象涉现象C C火车驶离远去时，音调变低火车驶离远去时，音调变低D D把耳朵贴在铁轨上可以听到远处的火车声，属于声波的衍射现象把耳朵贴在铁轨上可以听到远处的火车声，属于声波的衍射现象BC