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1、第二章 机械振动6.受迫振动 共振教学目标CONTENT010203知道共振现象及其产生条件知道共振的应用和危害知道阻尼振动和阻尼振动能量的转化情况知道受迫振动及其产生条件掌握物体受迫振动的特点“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？新课引入简谐运动中动能和势能在发生相互转化，但机械能的总量保持不变，即机械能守恒。振动的能量与振幅有关，振幅越大，振动的能量越大。如果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。固有周期和固有频率：由系统本身的特征决
2、定，与振幅无关。弹簧振子：单摆：通过对弹簧振子及单摆的研究，我们知道弹簧振子与单摆在没有外力干预的情况下做简谐运动，周期或频率与振幅无关，仅由系统自身的性质决定。复习回顾树叶的摆动 荡秋千共同特点：思考与讨论由于阻力作用，振幅逐渐减小。1阻尼振动(1)定义：当振动系统受到阻力的作用时，振幅逐渐减小，这种振动称为阻尼振动(2)阻尼振动的周期和频率：阻尼振动的频率(周期)不变，其频率为固有频率，由系统本身决定振动中的能量损失一知能提升2振动系统能量衰减方式：(1)一种是由于振动系统受到摩擦阻力的作用，使振动系统的机械能逐渐转化为内能。例如：单摆运动时受到空气的阻力。(2)另一种是由于振动系统引起邻
3、近介质中各质点的振动，使能量向四周辐射出去，从而自身机械能减少。例如:音叉发声时，一部分机械能随声波辐射到周围空间，导致音叉振幅减小。简谐运动 阻尼振动产生条件 理想模型，不受阻力 受到阻力作用简谐运动与阻尼振动的比较振幅 不变 减小频率 由系统本身决定 频率不变振动图像怎样才能使受阻力的振动的物体的振幅不变，而一直振动下去呢？比如我们在荡秋千的时候，如何能让秋千一直摆动呢？用周期性的外力作用于振动系统，通过外力对系统做正功，补偿系统机械能的损耗，使系统持续地振动下去。思考与讨论1.驱动力：作用在振动系统上的周期性外力2.受迫振动：物体在周期性变化的驱动力作用下的振动叫做受迫振动。受迫振动二知
4、能提升开始时不转动摇把，让振子上下自由振动，记录其频率 匀速转动摇把，当振子振动稳定时，记录振动频率 受迫振动的频率与什么因素有关呢？研究受迫振动的频率振动稳定后的频率等于驱动力的频率，跟物体自身的固有频率无关。3.受迫振动特点：做一做受迫振动的振幅和它的固有频率的关系共振现象及其应用三知能提升1.共振：当驱动力的频率跟物体的固有频率相等时，物体做受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振。声音的共振现象叫共鸣。2.共振的条件：f驱f固，即驱动力的频率与物体的固有频率相等。3.共振曲线：如图所示，共振曲线的横坐标为驱动力的频率，纵坐标为受迫振动物体的振幅。4.共振的应用与防止:共振的应用应用1:建筑
5、工地共振筛应用2:共鸣 共振的防止防止1:军队过桥便步走,火车过桥慢行防止2:登山时严禁大声喊叫，防止引起雪崩例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（）A.摆球在A时刻的动能等于在B时刻的动能B.摆球在A时刻的势能等于在B时刻的势能C.摆球在A时刻的机械能等于在B时刻的机械能D.摆球在后一时刻的动能总比前一时刻的动能小解析：在 A、B两时刻由于单摆离开平衡位置的距离(或所处的高度)相同，所以势能相同，而总机械能在 B时刻较小，所以在 B时刻的动能比 A时刻的动能小，故A项错误，B项正确；由于单摆在阻尼振动中，要不断地克服阻力做功，所以系统的机械能不断减少，即后一时刻的机械能一
6、定小于前一时刻的机械能，C项错误；阻尼振动中，在摆球向平衡位置运动过程中，速度变大，动能逐渐变大，故D项错误。B典例精析一、振动中的能量损失二、受迫振动三、共振现象及其应用课堂小结1.如图所示，曲轴上悬挂一弹簧振子，转动摇把，曲轴可以带动弹簧振子上下振动。开始时不转动摇把，而让振子自由上下振动，测得其频率为2Hz，然后匀速转动摇把，转速为240r/min，当振子振动稳定时，它振动的周期为（）A.0.5 s B.0.25 s C.2 s D.4 sB跟踪练习2.(多选)单摆在空气中做阻尼振动,下列说法正确的是()A.振动的机械能逐渐转化为其他形式的能量B.后一时刻摆球的动能一定比前一时刻小C.后
7、一时刻摆球的势能一定比前一时刻小D.后一时刻摆球的机械能一定比前一时刻小解析:由于单摆在空气中做阻尼振动,克服空气、摩擦阻力做功,使机械能不断减少而转化为内能。后一时刻的动能和势能不一定比前一时刻小,但后一时刻摆球的机械能一定比前一时刻小。AD 3.(多选)下列说法正确的是()A.实际的自由振动一定是阻尼振动B.在外力作用下的振动是受迫振动C.阻尼振动的振幅越来越小D.受迫振动稳定后的频率与振动系统自身物理条件无关解析:实际的自由振动,必须不断克服外界阻力做功而消耗能量,振幅会逐渐减小,所以必然是阻尼振动,故选项A、C正确;只有在周期性外力(驱动力)作用下的物体所做的振动才是受迫振动,故选项B
8、错误;受迫振动稳定后的频率由驱动力的频率决定,与自身物理条件无关,故选项D正确。ACD4.(多选)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,洗衣机脱水桶的运转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解析:切断电源后脱水桶的转速越来越小,即脱水桶的运转频率越来越小。当洗衣机脱水桶正常工作时,非常稳定,则正常工作时的频率大于洗衣机的固有频率,故选项A正确;当振动最剧烈时,洗衣机发生了共振,即选项D正确。AD