,高中物理·選修3-4·魯教版,第4講 生活中的振動(dòng),目標(biāo)定位 1.知道什么是阻尼振動(dòng)；知道在什么情況下可以把實(shí)際發(fā)生的振動(dòng)看做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng).2.知道驅(qū)動(dòng)力、受迫振動(dòng)的概念，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)受迫振動(dòng)的特點(diǎn).3.知道共振發(fā)生的條件以及應(yīng)用共振和防止共振的事例和方法,一、阻尼振動(dòng)：振幅不斷 的振動(dòng) 二、受迫振動(dòng)與共振 1驅(qū)動(dòng)力： 的外力 2受迫振動(dòng)：在 作用下產(chǎn)生的振動(dòng) 3物體做受迫振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)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頻率 4共振：當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的周期(或頻率)與物體的固有周期(或固有頻率) 時(shí)，受迫振動(dòng)的振幅達(dá)到 ，這種現(xiàn)象叫做共振,減小,周期性,周期性外力,驅(qū)動(dòng)力,無(wú)關(guān),相等,最大,想一想 自由振動(dòng)、受迫振動(dòng)和共振分別對(duì)應(yīng)的周期(或頻率)是什么？ 答案 自由振動(dòng)對(duì)應(yīng)固有周期(或固有頻率)，受迫振動(dòng)對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)力的周期(或頻率)，而共振對(duì)應(yīng)的是驅(qū)動(dòng)力的周期(或頻率)與固有周期(或頻率)相等,三、共振的應(yīng)用與防止 1應(yīng)用： 、魚(yú)洗噴水、核磁共振儀 2預(yù)防：集體列隊(duì)經(jīng)過(guò)橋梁要 走、輪船航行時(shí)改變航向和速率使海浪沖擊力的頻率與輪船的固有頻率相差 .,音叉共鳴箱,便步,很大,一、阻尼振動(dòng)和受迫振動(dòng) 1阻尼振動(dòng)是振動(dòng)系統(tǒng)在阻力的作用下，振幅逐漸減小的振動(dòng) 說(shuō)明：阻尼振動(dòng)中振幅雖逐漸減小，但振動(dòng)的頻率不會(huì)變化，此頻率稱為固有頻率，由振動(dòng)系統(tǒng)決定,2受迫振動(dòng)是指系統(tǒng)在驅(qū)動(dòng)力作用下的振動(dòng)做受迫振動(dòng)的物體的振動(dòng)頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，與物體的固有頻率無(wú)關(guān) 說(shuō)明：受迫振動(dòng)中，若周期性的驅(qū)動(dòng)力給系統(tǒng)補(bǔ)充的能量與系統(tǒng)因振動(dòng)阻尼消耗的能量相等，物體做等幅振動(dòng)，但此振動(dòng)不是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),【例1】 一單擺做阻尼振動(dòng)，則在振動(dòng)過(guò)程中 ( ) A振幅越來(lái)越小，周期也越來(lái)越小 B振幅越來(lái)越小，周期不變 C在振動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)某一位置時(shí)，機(jī)械能始終不變 D在振動(dòng)過(guò)程中，機(jī)械能不守恒，周期不變 解析 該題考查阻尼振動(dòng)的能量和周期因單擺做阻尼振動(dòng)，所以振幅越來(lái)越小，機(jī)械能越來(lái)越小振動(dòng)周期不變，只是比單擺的固有周期大 答案 BD,【例2】 如圖141所示的裝置，彈簧 振子的固有頻率是4 Hz.現(xiàn)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)把手， 給彈簧振子以周期性的驅(qū)動(dòng)力，測(cè)得彈 簧振子振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的頻率為1 Hz， 則把手轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率為 ( ) A1 Hz B3 Hz C4 Hz D5 Hz,圖141,解析 受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，故把手轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率為1 Hz，選項(xiàng)A正確 答案 A,二、對(duì)共振的理解 1定義 物體做受迫振動(dòng)時(shí)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率等于系統(tǒng)的固有頻率時(shí)，振動(dòng)的振幅最大，這種現(xiàn)象叫共振 2發(fā)生共振的條件 f驅(qū)f固，即驅(qū)動(dòng)力的頻率等于振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率,3共振曲線(如圖142所示) 圖142,4共振的防止與利用 (1)利用：由共振的條件知，要利用共振，就應(yīng)盡量使驅(qū)動(dòng)力的頻率與物體的固有頻率一致如共振篩、蕩秋千、共振轉(zhuǎn)速計(jì)等 (2)防止：由共振曲線可知，在需要防止共振危害時(shí)，要盡量使驅(qū)動(dòng)力的頻率和固有頻率不相等，而且相差越多越好如：部隊(duì)過(guò)橋應(yīng)便步走 說(shuō)明：共振是物體做受迫振動(dòng)時(shí)的一種特殊現(xiàn)象,【例3】 在一根張緊的水平繩上懸掛 五個(gè)擺，其中A、E的擺長(zhǎng)為l，B的 擺長(zhǎng)為0.5l，C的擺長(zhǎng)為1.5l，D的擺 長(zhǎng)為2l，先使A振動(dòng)起來(lái)，其他各擺 隨后也振動(dòng)起來(lái)，則擺球振動(dòng)穩(wěn)定后 ( ) AD的振幅一定最大 BE的振幅一定最大 CB的周期一定最短 D四個(gè)擺的周期相同,圖143,解析 A振動(dòng)起來(lái)后，使得B、C、D、E做受迫振動(dòng)，振動(dòng)的頻率都等于A振動(dòng)的頻率，即各擺振動(dòng)的周期都相等，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確；由于D與A的擺長(zhǎng)相差最大，E與A的擺長(zhǎng)相等，所以D的振幅最小，E發(fā)生共振，振幅最大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確 答案 BD,【例4】 如圖144表示一彈簧振子 做受迫振動(dòng)時(shí)的振幅與驅(qū)動(dòng)力頻率的 關(guān)系，由圖可知 ( ) A驅(qū)動(dòng)力頻率為f2時(shí)，振子處于共振狀態(tài) B驅(qū)動(dòng)力頻率為f3時(shí)，振子的振動(dòng)頻率為f3 C假如讓振子自由振動(dòng)，它的頻率為f2 D振子做自由振動(dòng)時(shí)，頻率可以為f1、f2、f3,圖144,解析 由題圖可知當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率為f2時(shí)，振子的振幅最大，即振子發(fā)生共振現(xiàn)象，故A正確；由共振條件知振子的固有頻率為f2，所以C正確，D錯(cuò)誤；振子做受迫振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)頻率由驅(qū)動(dòng)力的頻率決定，故B正確 答案 ABC,