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外力作用下的振动ppt课件(人教版高三物理选修3-4)

1、第1节 外力作用下的振动 第十一章 机械振动 人教版高中物理选修3-4 2.振动的能量与振幅有关,振幅越大,振动的能量越大 1.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。 复习引入 (1)弹簧振子: 弹簧振子简谐运动的周期和频率只由振动系统本身的因素决定,与振幅无关. (2)单摆: 单摆做简谐运动的周期跟摆长的平方根成正比,跟重力加速度的平方根成 反比,跟振幅、摆球的质量无关。 简谐运动的两种模型 【归纳总结】两种模型的共同点: 1、只受振动系统的内力作用 2、机械能守恒 3、振动频率只与系统本身因素有关。 如果振动系统不受外力作用,此时的振动叫做自由振动,也

2、叫固有振动,其振动频率 称为固有频率. 在自由振动的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。 简谐运动的两种模型 (1)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。 (2)条件:在振动方向只受回复力作用 (3)能量:机械能守恒 (4)图像:振幅不变 4、固有周期和固有频率 简谐运动的两种模型 【思考】:现实生活中是否存在简谐运动? 若振动过程中存在阻力,它的振幅又发生如何变化呢? 简谐运动的两种模型 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。 (1)条件:受到阻力 (2)能量:机械能转化为内能 (3)图

3、象:振幅逐渐减小 阻尼振动 定义:振幅逐渐减小的振动,叫阻尼振动。 思考1:为什么做阻尼振动的物体,振幅要越来越小呢? 思考2:用什么方法才能得到持续的振动呢? 阻尼振动 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。若外力恰好补充系统 损失的机械能,则物体振动的振幅不变,称为等幅振动。 阻尼振动 1、驱动力:作用在振动物体上的周期性的外力。 2、受迫振动:物体在外界驱动力作用下的振动。 3、受迫振动实例: 跳板在人走过时发生的振动 听到声音时耳膜的振动 电磁打点计时器的振针所做的振动 机器底座在机器运转时发生的振动 受迫振动的快慢(频率周期

4、)跟什么有关呢? 受迫振动 实验研究 受迫振动 结论1: 物体做受迫振动时,振动稳定后的频率等于驱动力的频率,跟物体 的固有频率无关。 思考:物体做受迫振动的振幅是否与物体的固有频率也无关呢? 结论2: 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。 受迫振动 驱动力的频率等于物体的固有频率时,受迫振动的振幅最大,这种现 象叫做共振。 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 共振 共振现象举例: 声音击碎玻璃杯: 当声音的频率与酒杯的固有频率相等 时,酒杯由于共振而爆裂。 共振 共振的应用和防止 测量发动机转速

5、的转速计 共振筛 共振的应用: 使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率 共振 1940年,美国全长860米的塔柯姆大桥因大风而塌毁 共振 桥桥 梁梁 的的 共共 振振 现现 象象 共振 共振的防止: 军队过桥便步走,火车过桥慢行 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。 使驱动力的频率与物体的固有频率不同,而且相差越大越好 共振 机器运转时为了防止共振要调节转速或者在振动物体底座加防振垫. 洗衣机把衣服脱水完毕切断电源后,电动机由于惯性还要 转一会儿才能停下来,在这个过程中,洗衣机的振动剧烈程 度有变化,其中有一阵子最剧烈,试分析这一现象。

6、 共振 【典例1】在飞机的发展史中有一个阶段,飞机上天后不久,飞机的机翼(翅膀) 很快就抖动起来,而且越抖越厉害后来人们经过了艰苦的探索,利用在飞机 机翼前缘处装置一个配重杆的方法,解决了这一问题在飞机机翼前装置配重 杆的目的主要是( ) A加大飞机的惯性 B使机体更加平衡 C使机翼更加牢固 D改变机翼的固有频率 D 典型例题 【典例2】AB两个弹簧振子,A的固有频率为f,B的固有频率为 4f,若它们均在频率为3f的驱动力作用下做受迫振动,则( ) A.振子A的振动幅度较大,振动频率为f B.振子B的振动幅度较大,振动频率为3f C.振子A的振动幅度较大,振动频率为3f D.振子B的振动幅度较大,振动频率为4f B 典型例题 1、受迫振动:物体在外界驱动力作用下的振动 2、物体做受迫振动时,振动稳定后的频率等于驱动力的频率,跟物 体的固有频率无关 3、驱动力的频率接近物体的固有频率时,受迫振动的振幅增大,这 种现象叫做共振。 4、利用共振时,应使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率 ; 防止共振时,应使驱动力的频率与物体的固有频率不同,而且相差 越大越好 课堂小结