【物理】2023-2024学年鲁科版（2019）选择性必修第一册 生活中的振动 课件.pptx

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1、6第二章第二章 机械振动机械振动2.5 生活中的振动知识回顾弹簧振子单摆理想化模型简谐振动x=Asint简谐运动是等幅振动，对于给定的振动系统都有各自固有周期（或固有频率）。简谐运动中动能和势能发生相互转化，总机械能保持不变，即机械能守恒。振动系统的总机械能与振幅有关，振幅越大，总机械能越大。振动方向上只受回复力实际生活中的各类振动，往往存在振动阻力或其他外力的影响。这种情况下，物体的振动有什么特点呢？阻尼振动观察与思考水中的弹簧振子、汽车上的减震器之所以不能持续振动，是因为它们在振动过程中受到阻力，使振动逐渐减弱。如图所示，弹簧振子在水中不能持续振动，汽车上的减震器能让汽车的振动很快停下来，

2、它们为什么不能持续振动？这些振动有什么特点？汽车上的减震器梳理与总结1.自由振动：对于一个振动系统，若振动物体偏离平衡位置后，仅在作用下振动，这种振动就是自由振动。2.阻尼振动(1)定义：阻尼振动是指振幅的振动。回复力不断减小振动过程中由于存在，振动物体需要不断，系统的机械能不断，导致振幅不断减小。(2)产生的原因：(3)图像：如图所示，振幅，最后停止振动。阻力克服阻力做功减小逐渐减小思考与讨论1.阻尼振动中，在振幅逐渐减小的过程中，振子的频率如何变化？不变，振子的频率与振幅无关。2.在什么情况下可以把实际的振动看作简谐运动？当阻力很小时，在不太长的时间内看不出振幅有明显的减小，则可以把它当作

3、简谐运动来处理。辨析(1)做阻尼振动的物体因克服阻力做功，它的机械能逐渐减小。()(2)阻力越大，物体的振幅减小的越快。()(3)阻尼振动振幅逐渐减小时，其固有频率也逐渐减小。()练习1.(来自教材改编)如图是一单摆做阻尼振动的位移时间图像，比较摆球在M与N时刻的物理量，(EpM代表M点重力势能，EpN代表N点重力势能)以下说法正确的是A.速率vMvNB.受到的拉力FMFNC.重力势能EpMEpND.机械能EMf固或ff固时振幅较小。f与f固相差越小，振幅越大。驱动力的周期(或频率)物体的固有周期(或固有频率)。横轴：表示驱动力的频率纵轴：表示受迫振动的振幅2.共振振幅等于思考与讨论洗衣机在衣

4、服脱水完毕关闭电源后，脱水桶还要转动一会才能停下来。在关闭电源后，发现洗衣机先振动得比较弱，有一阵子振动得很剧烈，然后振动慢慢减弱直至停下来。(1)开始时，洗衣机为什么振动比较弱？开始时，脱水桶转动的频率远高于洗衣机的固有频率，振幅较小，振动比较弱。(2)期间剧烈振动的原因是什么？当洗衣机脱水桶转动的频率等于洗衣机的固有频率时发生共振，振动剧烈。练习2.(多选)下列说法中正确的是A.有阻力的振动称为受迫振动B.物体振动时受到外力作用，它的振动就是受迫振动C.物体在周期性外力作用下的振动称为受迫振动D.物体在周期性外力作用下振动，它的振动频率最终等于驱动力频率3.如图所示的装置中，弹簧振子的固有

5、频率的是4Hz，现匀速转动把手，给弹簧振子以周期性的驱动力，测得弹簧振子振动达到稳定时的频率为1Hz，则把手转动的频率为A.1HzB.3HzC.4HzD.5Hz4.(多选)(来自教材)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.假如让振子自由振动，它的频率为f2B.驱动力的频率为f2时，振子处于共振状态C.驱动力的频率为f3时，振子的振动频率为f3D.振子做自由振动时，频率可以为f1、f2和f35.(多选)(2023湖南长沙市高二期末)如图所示，A、B、C、D四个单摆的摆长分别为L、2L、L、，摆球的质量分别为2m、2m、m、，四个单摆静止地悬挂在一根水平细线上。现让

6、A振动起来，通过水平细线迫使B、C、D也振动起来，则下列说法正确的是A.B、C、D中B的摆长最长，振幅最大B.B、C、D中C的振幅最大C.B、C、D中因D的质量最小，故其振幅是最大的D.A、B、C、D四个单摆的周期均相同共振的应用与防止观察与思考1.共振的应用在应用共振时，应使驱动力频率接近或等于振动系统的，振动将更剧烈。通过调节振动锤头的振动频率，使其等于或接近水泥路面的固有频率，从而使锤头下的水泥路面因局部范围产生共振而被击碎。这种路面共振破碎机具有破碎效率高、破碎深度大等特点。固有频率把某一频率的音叉插在一端开口的共鸣箱上，当敲击音叉使它振动时，箱内的空气柱能产生共振，发岀较响的声音，这

7、种现象称为共鸣。共鸣是一种声共振现象。2.共振的防止在防止共振时，驱动力频率与系统的相差越大越好。轮船航行时，常会受到周期性的海浪冲击而摆动，如果海浪冲击力的频率与轮船的固有频率相同，就会发生共振，轮船可能会剧烈摇摆甚至倾覆。通过改变轮船的航向和速率，使海浪冲击力的频率与轮船的固有频率相差很大，以此防止共振发生。固有频率1831年，一队骑兵通过曼彻斯特附近的一座便桥时，由于马蹄节奏整齐，桥梁发生共振而断裂。集体列队经过桥梁时要便步走，以防对桥梁形成的周期性驱动力使桥梁发生共振。生活中的共振现象声音震碎玻璃杯大桥的垮塌鱼洗振动的沙子思考与讨论1.荡过秋千的人都有这种经验：轻推一下使它微微摆动后，

8、只要按照它的固有频率周期性地施加推力，尽管每次的推力都很小，经过一段时间，秋千也会荡的很高。这是为什么？若周期性的驱动力给系统补充的能量与系统因阻尼振动消耗的能量相等，那么秋千振动的振幅是否变化？它能否看成简谐运动？这是因为周期性的驱动力给系统补充的能量比系统因阻尼振动消耗的能量多。做等幅振动，但此振动不是简谐运动。2.唐朝洛阳有个和尚喜欢弹拨一种叫磬的乐器，如图所示。奇怪的是磬在无人弹拨时经常自发鸣响，无缘无故地发生嗡嗡的声音，磬无故而鸣，使和尚大为惊奇，渐渐由惊而疑，由疑而怯，以为是妖孽作怪，结果忧虑成疾，病倒在床。一天，和尚向前来探望他的朋友诉说了内心的忧虑，正在说话时，寺院里的钟声响了

9、，说来奇怪，磬也发出了嗡嗡的响声。和尚的朋友明白了原因，悄悄用钢锉在磬上锉了几处，从此之后，磬再也不会无故发声了。和尚以为妖怪已被赶走，心事顿消，病也不治而愈。(1)磬为什么会不敲自鸣呢？磬不敲自鸣是共振现象，磬的固有频率和钟的频率一样，因此每当钟响时，引起磬的共振而发出嗡嗡之声。(2)和尚的朋友悄悄用钢锉在磬上锉了几处之后，为什么磬再也不会无故发声？和尚的朋友悄悄用钢锉在磬上锉了几处之后，改变了其固有频率，使其固有频率与钟的频率不再一致了，钟响时不会引起磬的共振而无故发声。辨析(1)做受迫振动的物体其频率由自身决定。()(2)驱动力的频率越大振动物体振幅越大。()(3)共振的条件是驱动力的频

10、率等于物体的固有频率。()练习6.(多选)(2022吉林长春二中月考)铺设铁轨时，每两根钢轨接缝处都必须留有一定的间隙，匀速运行的列车经过轨端接缝处时，车轮就会受到一次冲击。由于每一根钢轨长度相等，所以这个冲击力是周期性的，列车受到周期性的冲击做受迫振动。普通钢轨长为12.6m，列车的固有周期为0.315s。下列说法正确的是A.列车的危险速率为40m/sB.列车过桥需要减速，是为了防止列车发生共振现象C.列车运行的振动频率和列车的固有频率总是相等的D.增加钢轨的长度有利于列车高速运行生活中的振动一阻尼振动二受迫振动与共振三共振的应用防止自由振动阻尼振动仅在回复力作用下的振动定义产生原因图像振幅不断减小克服阻力做功,机械能减少。周期（频率）不变受迫振动共振驱动力受迫振动周期(频率)周期性外力在驱动力作用下的振动总等于驱动力的周期（频率）定义条件共振曲线受迫振动的振幅最大共振的应用共振的防止使f驱f固或使f驱接近f固使f驱远离f固f驱=f固