生活中的振動課件高二上學(xué)期物理選擇性

第二章

機械振動第5節(jié)

生活中的振動擺動的秋千也會停止運動。魚洗神奇的振動現(xiàn)象實際生活中的各類振動，往往存在振動阻力或其他外力的影響。這種情況下，物體的振動有什么特點呢？1.了解受迫振動、阻尼振動、固有頻率的概念2.知道受迫振動的頻率由驅(qū)動力的頻率決定3.了解共振的概念，知道發(fā)生共振的條件4.了解共振的防止和應(yīng)用1.阻尼振動：特點：振動物體克服阻力做功，系統(tǒng)機械能不斷減小，導(dǎo)致振幅不斷減小，直至停止運動。如圖所示，搖曳的樹葉會停下來，擺動的秋千也會停止運動，它們?yōu)槭裁床荒艹掷m(xù)振動？這些振動有什么特點？一、阻尼振動2.阻尼振動的圖像3.振動系統(tǒng)受到的阻尼越大，振幅減小得越快，阻尼過大時，系統(tǒng)將不能發(fā)生振動。4.實際的自由振動一定是阻尼振動。思考1：阻尼振動中，在振幅逐漸減小的過程中，振子的頻率如何變化？不變，振子的頻率與振幅無關(guān)。思考2：在什么情況下可以把實際的振動看作簡諧運動？當(dāng)阻力很小時，在不太長的時間內(nèi)看不出振幅有明顯的減小，則可以把它當(dāng)作簡諧運動來處理。思考3：阻尼振動最終要停下來，用什么方法才能得到持續(xù)的振動呢？——補充能量通過給擺鐘上弦，給擺持續(xù)的周期性外力,

補償系統(tǒng)機械能的損耗;答：使周期性的外力作用于振動系統(tǒng)，外力對系統(tǒng)做功，補償系統(tǒng)的能量損耗，使系統(tǒng)的振動維持下去。1.受迫振動的周期或頻率①安裝好實驗裝置（如圖），用力拉彈簧振子到合適位置，釋放振子，測量振子的周期T1，一段時間后振子停止運動；說明振子運動時存在阻力。（阻尼振動）②勻速轉(zhuǎn)動搖把，搖把對彈簧振子施加周期性的驅(qū)動力，使振子做受迫振動，記錄搖把的周期T2，振子振動的周期T3。二、受迫振動與共振物體做受迫振動時，振動穩(wěn)定后的周期(或頻率)總等于

的周期(或頻率)，與物體的固有周期(或固有頻率)無關(guān)。③改變搖把的轉(zhuǎn)速，重復(fù)步驟②。將彈簧振子做受迫振動的周期與彈簧振子的固有周期、搖把轉(zhuǎn)動的周期進行比較，找出彈簧振子做受迫振動的周期變化規(guī)律。驅(qū)動力在上述實驗中，當(dāng)搖把轉(zhuǎn)動的周期越接近彈簧振子的固有周期時，彈簧振子的振幅有什么變化?彈簧振子做受迫振動的振幅越大。物體做受迫振動時，驅(qū)動力的周期會對振幅產(chǎn)生怎樣的影響？5.共振：驅(qū)動力的頻率等于系統(tǒng)的固有頻率時，受迫振動的振幅最大，這種現(xiàn)象叫作共振。（1）共振的圖像橫軸：表示驅(qū)動力的頻率；縱軸：表示受迫振動的振幅；（2）特點：驅(qū)動力的頻率與物體的固有頻率越接近，受迫振動的振幅越大；驅(qū)動力的頻率與物體的固有頻率相差越大，受迫振動的振幅越小。f＝f固時發(fā)生共振；f>f固或f<f固時振幅較小。f與f固相差越小，振幅越大。橫軸：表示驅(qū)動力的頻率縱軸：表示受迫振動的振幅(4)共振曲線的特點：f固總結(jié)：f驅(qū)=f固時，振幅有最大值；f驅(qū)與f固差別越大時，振幅越小。洗衣機在衣服脫水完畢關(guān)閉電源后，脫水桶還要轉(zhuǎn)動一會才能停下來。在關(guān)閉電源后，發(fā)現(xiàn)洗衣機先振動得比較弱，有一陣子振動得很劇烈，然后振動慢慢減弱直至停下來。思考1：開始時，洗衣機為什么振動比較弱？開始時，脫水桶轉(zhuǎn)動的頻率遠高于洗衣機的固有頻率，振幅較小，振動比較弱。思考2：期間劇烈振動的原因是什么？當(dāng)洗衣機脫水桶轉(zhuǎn)動的頻率等于洗衣機的固有頻率時發(fā)生共振，振動劇烈。1.防止：使驅(qū)動力的頻率與物體的固有頻率不同，而且相差越大越好。2.應(yīng)用：使驅(qū)動力的頻率接近或等于振動物體的固有頻率。三、共振的應(yīng)用與防范（1）路面共振破碎機是一種路面破碎機械，用于舊水泥路面的破碎。是通過調(diào)節(jié)振動錘頭的振動頻率，使其等于或接近水泥路面的固有頻率，從而使錘頭下的水泥路面因局部范圍產(chǎn)生共振而被擊碎。這種路面共振破碎機具有破碎效率高、破碎深度大等特點。原理：3.應(yīng)用實例（2）共鳴把某一頻率的音叉插在一端開口的共鳴箱上，當(dāng)敲擊音叉使它振動時，箱內(nèi)的空氣柱能產(chǎn)生共振，發(fā)岀較響的聲音，這種現(xiàn)象稱為共鳴。共鳴是一種聲共振現(xiàn)象。共鳴箱增大音量4.共振的防止事例1940年11月7日美國Tocama懸索橋因風(fēng)共振而坍塌在振動物體底座加防振墊1831年，一隊騎兵通過曼徹斯特附近的一座便橋時，由于馬蹄節(jié)奏整齊，橋梁發(fā)生共振而斷裂。4.共振的防止事例軍隊或火車過橋時要便步走或放慢速度1.如圖所示演示裝置，一根張緊的水平繩上掛著四個單擺，讓b擺擺動，其余各擺也擺動起來，可以發(fā)現(xiàn)（）A.各擺擺動的周期均與b擺相同B.a擺擺動周期最短C.c擺擺動周期最長D.c擺振幅最大Aabcd2.如圖所示，是某單擺做阻尼振動的振動圖線，下列說法正確的是（）A．振動過程中周期變小B．?dāng)[球P時刻的機械能大于N時刻的機械能C．?dāng)[球P時刻的動能等于N時刻的動能D．小球在P時刻和N時刻，受到繩子拉力的大小相等B3.如圖所示，曲軸上掛一個彈簧振子，轉(zhuǎn)動搖把，曲軸可帶動彈簧振子上下振動。開始時不轉(zhuǎn)動搖把，讓振子自由振動，測得其頻率為2Hz。現(xiàn)勻速轉(zhuǎn)動搖把，轉(zhuǎn)速為240r/min。則（）A．當(dāng)振子穩(wěn)定振動時，它的振動周期是0.5sB．當(dāng)振子穩(wěn)定振動時，它的振動頻率是4HzC．當(dāng)轉(zhuǎn)速增大時，彈簧振子的振幅增大D．當(dāng)轉(zhuǎn)速減小時，彈簧振子的振幅不變B1.阻尼振動：振幅越來越小的振動2.受迫振動：系統(tǒng)在外界驅(qū)動力作用下的振動3.系統(tǒng)做受迫振動時，振動穩(wěn)定后的頻率等于