高中物理选修3-4第十一章-《外力作用下的振动》课件2

第十一章：机械振动第5节：外力作用下的振动1．单摆的理想化模型：在细线的一端拴上一个小球，另一端固定在悬点上，如果线的伸缩和质量可以忽略不计，球的直径比线长短得多。2．单摆运动的性质：在摆角10°的条件下，单摆的振动可看作简谐振动。3．单摆振动的周期单摆周期与摆长和重力加速度有关，与振幅和质量无关。4．振动的能量与什么有关？振幅越大，振动的能量越大内容回顾阅读P18回答下列问题：1．什么是系统的内力和外力？做简谐运动的物体受到的回复力属于什么力？2．什么是固有频率、固有周期？振动系统不受外力作用的振动固有振动：固有周期：固有振动的周期固有频率：固有振动的频率回复力是振动系统内部的相互作用力一、回有周期和固有频率•定义：振动系统不受外力的作用，此时的振动叫做固有振动，其振动频率称为固有频率。•条件：在振动方向只受回复力作用•能量：机械能守恒•图像：振幅不变现实生活中是否存在简谐运动？一、回有周期和固有频率演示的是实际振动情况：当系统受到阻力的作用时，我们说振动受到了阻尼。条件：受到阻力能量：机械能转化为内能图象：振幅逐渐减小1.阻尼振动：振幅逐渐减小的振动简谐运动是一个等幅振动！2.阻尼振动的图象3.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。4.实际的自由振动一定是阻尼振动二、阻尼振动阻尼振动中，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？思考与讨论1TTT振动周期与振幅无关，故阻尼振动中周期和频率不变！在实际振动中，为了不因阻尼的存在而使振动停止，我们通常给系统加一个周期性的外力，来补偿系统的机械能量的损失，使系统持续的振动下去。思考与讨论2怎样才能使受阻尼作用的振动物体的振幅不变，且一直振动下去呢？请举出你所知道的受迫振动的例子振针针头三、受迫振动1．驱动力：作用在振动系统上的周期性外力2．受迫振动：系统在驱动力作用下的振动受迫振动的(周期)频率与什么因素有关？研究表明：物体在外力驱动下振动时，振动稳定后的频率等于外力驱动的频率，跟物体的固有频率无关。思考与讨论3物体做受迫振动的振幅是否与物体的固有频率有联系呢?实验研究结论：受迫振动中，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。横轴：表示驱动力的频率纵轴：表示受迫振动的振幅图象的意义：f驱=f固时，振幅有最大值f驱与f固差别越大时，振幅越小1．定义：驱动力的频率等于系统的固有频率时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振。2．共振曲线图象特点f驱=f固时，振幅有最大值f驱与f固差别越大时，振幅越小四、共振生活中的共振现象（1）生活中的共振现象（2）在实际生活中要利用共振时必须采取什么措施？防止呢？1．利用共振时，应使驱动力的频率接近或等于物体的固有频率。2．在防止共振时，应使驱动力的频率与振动物体的固有频率不同，而且相差越大越好。思考与讨论4自由振动、受迫振动、共振的区别2．受迫振动：系统在外界驱动力作用下的振动3．系统做受迫振动时，振动稳定后的频率等于驱动力的频率，跟系统的固有频率无关4．驱动力的频率等于振动系统的固有频率时，受迫振动的振幅增大，这种现象叫做共振。5．利用共振时，应使驱动力的频率接近或等于振动系统的固有频率；防止共振时，应使驱动力的频率与系统的固有频率不同，而且相差越大越好．1．阻尼振动：振幅越来越小的振动课堂小结1．下列各种振动中，不是受迫振动的是()A．敲击后的锣面的振动B．缝纫机针的振动C．人挑担子时，担子上下振动D．蜻蜓蝴蝶翅膀的振动课堂练习Ａ2．一洗衣机脱水桶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，然后振动再逐渐减弱，对这一现象，下列说法正确的是()A．正常工作时，洗衣机脱水桶运转的频率比洗衣机的固有频率大B．正常工作时，洗衣机脱水桶的运转频率比洗衣机的固有频率小C．正常工作时，洗衣机脱水桶的运转频率等于洗衣机的固有频率D．当洗衣机振动最剧烈时，脱水桶的运转频率恰好等于洗衣机的固有频率课堂练习ＡD3．如图所示为单摆做受迫振动时的共振曲线，从图可知该单摆振动的固有频率为Hz，在驱动力的频率由0.4Hz增大加0.6Hz的过程中，单摆振动的振幅变化情况是____________,其摆长是____.(g=10m/s2)先增大后减小0.50.51m课堂练习