2.6 受迫振动 共振 ppt课件-2024新人教版（2019）《高中物理》选择性必修第一册.zip

2.6受迫振动 共振横州市百合中学韦衍虎18276143537问题导入“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？弹弹簧振子簧振子单摆单摆思考：让单摆让单摆、弹弹簧振子自由振簧振子自由振动动，忽略空气阻力，忽略空气阻力，则单摆则单摆，弹弹簧振簧振子做什么运子做什么运动动？固有固有频频率率：物体固有振物体固有振动时动时的的频频率率固有振固有振动动：简谐简谐运运动动的周期或的周期或频频率与振幅无关率与振幅无关，仅仅由系由系统统自身的性自身的性质质决决定定,我我们们把把这这种振种振动动称称为为固有振固有振动动。理想化模型一、振振动动中的能量中的能量损损失失阻尼振阻尼振动动：振幅随振幅随时间时间逐逐渐渐减小的振减小的振动动称称为为阻尼振阻尼振动动。实际生活中，的振动系统都会受到摩擦力、黏滞力等阻碍作用。实际实际的振的振动动一定是阻尼振一定是阻尼振动动。思考1：随着振幅的减少，振随着振幅的减少，振动动的的频频率会率会变变化化吗吗？敲敲击击音叉后听到声音的音叉后听到声音的强强度逐度逐渐渐减减弱，但声音的音弱，但声音的音调调并不会并不会发发生改生改变变，这这就就说说明振幅明振幅变变小了，但是小了，但是频频率并没有率并没有变变。振幅在减小振幅在减小频频率不率不变变阻尼振动图像思考思考2：阻尼振阻尼振动动中你知道振中你知道振动动系系统统能量衰减的方式是有哪些能量衰减的方式是有哪些吗吗？一种是由于振一种是由于振动动系系统统受到摩受到摩擦阻力的作用，使振擦阻力的作用，使振动动系系统统的的机械能逐机械能逐渐转渐转化化为为内能。内能。另一种是由于振另一种是由于振动动系系统统引起引起邻邻近近介介质质中各中各质质点的振点的振动动，使能量向四，使能量向四周周辐辐射出去，从而自身机械能减少。射出去，从而自身机械能减少。例例1：这这是一个是一个单摆单摆做阻尼振做阻尼振动动的的图图像，像，A、B是是摆摆球先后球先后经过经过的同一个位的同一个位置，比置，比较较他们的机械能，的机械能，势势能和能和动动能的关系。能的关系。课堂练习A B简谐简谐运运动动的机械能只和振幅有关，而的机械能只和振幅有关，而A点的振点的振幅比幅比B点的振幅大，所以点的振幅大，所以EAEB。势势能是能是摆摆球离开平衡位置所具有的能量，球离开平衡位置所具有的能量，A、B的位移是相同的，的位移是相同的，所以所以EPA=EPB。因因为动为动能能+势势能能=机械能，他机械能，他们们的的势势能相同，而能相同，而EAEB，所以有EKAEKB。思考：思考：阻尼振阻尼振动动最最终终要停下来，那么怎要停下来，那么怎样样才能才能产产生持生持续续的振的振动动呢呢？二、受迫振受迫振动动驱动力：对对振振动动系系统统施加的周期性的外力施加的周期性的外力受迫振动：系系统统在在驱动驱动力作用下的振力作用下的振动动机器运机器运转时转时底座底座发发生的振生的振动动、扬扬声器声器纸纸盆的振盆的振动动，都是受迫振，都是受迫振动动。做一做：研究受迫振做一做：研究受迫振动动的的频频率率 如图，架子上面的电动机向下面的两组弹簧钩码系统施加周期性的驱动力，使钩码做受迫振动。改变电动机的转速可以调整驱动力的频率。接通电源，使钩码做受迫振动，记录驱动力的频率和钩码振动的频率。改变驱动力的频率，再做记录。钩码做受迫振动的频率与驱动力的频率有什么关系？实验结论：物体做受迫振动达到稳定后，物体振动的频率等于驱动力的频率，与物体的固有频率无关。三、共振共振现现象及其象及其应应用用做一做：耦合耦合摆摆球球铁铁架架横横梁梁上上挂挂着着几几个个摆摆长长不不同同的的摆摆。其其中中，A与与D、G的的摆摆长长相相同同，D的的摆摆球球质质量量大大于于其其他他摆摆球球。使使D摆摆偏偏离离平平衡衡位位置置后后释释放放，D摆摆在在振振动动中中通通过过横横梁梁对对其其他他几几个个摆摆施施加加周周期期性性的的驱驱动动力力。在振在振动稳动稳定后比定后比较较各球的振幅。各球的振幅。实验结论：物体在做受迫振物体在做受迫振动时动时，驱动驱动力的力的频频率与物体的固有率与物体的固有频频率相差越率相差越小，受迫振小，受迫振动动的振幅越大；当的振幅越大；当驱动驱动力的力的频频率与物体的固有率与物体的固有频频率相等率相等时时，受，受迫振迫振动动的振幅达到最大。的振幅达到最大。驱动驱动力的力的频频率接近物体的固有率接近物体的固有频频率率时时，受，受迫振迫振动动的振幅的振幅最大，大，这这种种现现象叫做象叫做共振共振。共振共振图图像像1.生活中的共振共振测速共振风车跑步共振2.共振的危害虎门大桥晃动深圳大厦晃动上海中心大厦的阻尼器阻尼器3.共振的防止港珠澳大桥的巧妙设计例例2：绷紧绷紧的的绳绳子上挂上四个球，子上挂上四个球，A和和D的的长长是是L，B的的长长是是L/2，C的的摆长摆长是是3L/2。先。先让让A动动起来，其他个球也将随着起来，其他个球也将随着摆动摆动，B、C、D哪个振幅最小振幅最小？课堂练习BADC解：固有固有频频率与率与驱动驱动力力A的的频频率差距率差距振幅就小。fD=fA B的的固固有有频频率率与与A驱驱动动力力频频率率差差距距最最大大，所所以以B的振幅最小。的振幅最小。课堂小结2.固有固有频频率率：物体固有振物体固有振动时动时的的频频率率1.固有振固有振动动：简谐简谐运运动动的周期或的周期或频频率与振幅无关率与振幅无关、仅仅由系由系统统自身的性自身的性质质决定决定的振振动动。3.阻尼振阻尼振动动：振幅随振幅随时间时间逐逐渐渐减小的振减小的振动动称称为为阻尼振阻尼振动动。4.驱动力：对对振振动动系系统统施加的周期性的外力施加的周期性的外力5.受迫振动：系系统统在在驱动驱动力作用下的振力作用下的振动动6.物体做受迫振动达到稳定后，物体振动的频率等于驱动力的频率，与物体的固有频率无关。7.物体在做受迫振物体在做受迫振动时动时，驱动驱动力的力的频频率与物体的固有率与物体的固有频频率相差越小，受迫振率相差越小，受迫振动动的振幅越的振幅越大；当大；当驱动驱动力的力的频频率与物体的固有率与物体的固有频频率相等率相等时时，受迫振，受迫振动动的振幅达到最大。的振幅达到最大。