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《外力作用下的振动》课件5


1. 基本知识
受迫振动、共振
(1)受迫振动
①持续振动的获得
实际的振动由于阻尼作用最终要停下来,要维持系统的
持续振动,最简单的办法是使 周期性 的外力作用于振动系
统,外力对系统 做功 ,补偿系统的能量损耗.
②驱动力:作用于振动系统的 周期性 的外力.
③受迫振动:振动系统在 驱动力 作用下的振动.
④受迫振动的频率
力的频率,与固有频率无关. 3 .知道什么是共振及产生共振的条件. 4 .通过实例分析,知道共振的防止和应用.
●教学地位 本节从生活中常见的阻尼振动分析入手进而引入受迫振 动的概念,然后通过演示实验说明受迫振动的周期与驱动力 频率的关系,最后通过演示实验证明当 f 驱=f 固时,物体做受 迫振动的振幅最大,引入共振的概念,本节具有较强的实用 性.
【答案】 AD
1. (2013·信阳检测)若空气阻力不可忽略,单摆在偏角
很小的摆动中,总是减小的物理量为( )
A.振幅
B.位移
C.周期
D.机械能
阻尼振动与无阻尼振动的比较 【问题导思】
1. 阻尼振动与无阻尼振动有何区别? 2. 你能否举例说出日常生活中的阻尼振动和无阻尼 振动?
阻尼振动与无阻尼振动的比较
振动类型 比较项目
阻尼振动
产生条件
受到阻力作用
振幅
越来越小
频率
不变
能量
减少
无阻尼振动
不受阻力作用 不变 不变 不变
振动图象
实例
用锤敲锣,锣面的振动 弹簧振子的振动
A.机械能逐渐转化为其他形式的能 B.后一时刻的动能一定小于前一时刻的动能 C.后一时刻的势能一定小于前一时刻的势能 D.后一时刻的机械能一定小于前一时刻的机械能
【审题指导】 在阻尼振动中,振动系统的机械能减小, 即动能和势能之和减小.但在一段较短的时间内,动能和势 能不一定都减小,关键要看动能与势能之间是如何转化的.
【解析】 单摆振动过程中,因不断克服空气阻力做功, 使机械能逐渐转化为内能,选项 A 和 D 对;虽然单摆总的机 械能在逐渐减小,但在振动过程中动能和势能仍不断地相互 转化,动能转化为势能时,动能逐渐减小,势能逐渐增大, 而势能转化为动能时,势能逐渐减小,动能逐渐增大,所以 不能断言后一时刻的动能(或势能)一定小于前一时刻的动能 (或势能),故选项 B、C 不对.
1 .阻尼振动的振幅不断减小,能量不断减少,但阻尼振 动的频率不变,其频率为固有频率,由系统本身决定.
2 .无阻尼振动是一种理想情况,也叫简谐振动.实际中 的振动都会受到阻力的作用,当阻力较小时,可认为是简谐 运动.
(2013·丽水检测)一单摆在空气中振动,振幅逐 渐减小.下列说法正确的是( )
●新课导入建议 实际的振动系统不可避免受到摩擦阻力和其它因素的影 响,系统的机械能损耗,导致振动最后停下来,这种振动叫 阻尼振动,如果在机械能损耗的同时我们不断地给系统补充 能量,物体运动的振动情形又如何呢?这节课我们共同探究 这一问题.
●教学流程设计
演示结束
课标解读
重点难点
1.知道阻尼振动和阻尼振动能 量的转化情况. 2.知道什么是受迫振动及产生 条件,掌握物体做受迫振动的 特点. 3.知道共振现象,掌握产生共 振的条件,知道常见的共振的 应用和危害.
2. 思考判断 (1)受迫振动的频率等于振动系统的固有频率.(×) (2)驱动力频率越大,振幅越大.(×) (3)生活中应尽量使驱动力的频率接近振动系统的固有 频率.(×)
3 .探究交流 用扁担挑水时,有时桶里的水会荡得厉害,并从桶中溅 出来,这是为什么? 【提示】 挑水时,由于行走时肩膀的起伏,人通过 扁担对水桶的作用,使水因受到周期性的驱动力而产生受迫 振动,当驱动力频率接近或等于桶里水的固有频率时,水桶 里的水就发生共振,所以水的动荡越来越厉害,直到溅出来.
5 外力作用下的振动
教师用书独具演示
●课标要求 1 .知道什么是阻尼振动和阻尼振动中能量转化的情况. 2 .知道什么是受迫振动,知道受迫振动的频率跟固有频
率无关,而等于驱动力的频率. 3 .知道共振以及发生共振的条件,知道共振的应用和防
止的实例.
●课标解读 1 .能从能量转化的角度区别阻尼振动和无阻尼振动. 2 .掌握受迫振动的概念,知道受迫振动的频率等于驱动
图 11-5-1
③实际振动的理想化 当 阻尼 很小时,在不太长的时间内看不出振幅明显减 小,于是可以把它当.(√) (2)阻尼振动的频率不断减小.(×) (3)阻尼振动的振幅不断减小.(√)
3. 探究交流 前面我们学习过的弹簧振子的运动是属于简谐运动还是 阻尼振动呢? 【提示】 实际的弹簧振子在运动中除受到弹力之外, 还受到摩擦力等阻力的作用,振幅逐渐减小,即做的是阻尼 振动.如果阻力很小,可以忽略,那么振子的运动就是只在 回复力作用下的运动,是简谐运动.
做受迫振动的物体振动稳定后,其振动频率等于 驱动力
的频率,与物体的 固有频率 无关.
(2)共振 ①条件:驱动力频率 等于 物体的固有频率. ②特征:在无阻尼受迫振动中,共振时受迫振动的 振幅 最大. ③共振曲线:如图 11-5-2 所示.
图 11-5-2
④共振的应用与防止 a.共振的应用 在应用共振时,使驱动力频率 接近或等于 振动系统 的固有频率. b.共振的防止 在防止共振时,使驱动力的频率与系统的固有频率 相差越大越好 .
1.受迫振动概念的建立.( 重点) 2.共振及产生共振的条件. (重点) 3.物体发生共振决定于驱动
力的频率与固有频率的关 系,与驱动力大小无关.( 难点)
固有振动、阻尼振动
1. 基本知识 (1)固有振动 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 .
(2)阻尼振动 ①阻力作用下的振动 当振动系统受到阻力的作用时,振动受到了 阻尼 ,系统 克服 阻尼 的作用要做功,消耗机械能,因而 振幅 减小,最 后停下来. ②阻尼振动 振幅 逐渐减小的振动.振动系统受到的阻尼越大, 振幅减小得越快,阻尼振动的图象如图 11-5-1 所示,振幅 越来越小,最后停止振动.
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