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(共31張PPT)
人教版 高中物理 選擇性必修 第一冊
第二章機械振動
第6節(jié) 受迫振動 共振
學(xué)習(xí)目標
1、通過觀察實際生活中的機械振動的特點，得出阻尼振動的概念，通過實驗得出阻力大小與振動的關(guān)系。
2、通過實驗得出受迫振動的概念，并能夠通過實驗探究得出受迫振動的頻率和振幅的決定因素及特點。
3、通過實驗得到共振的概念，能用共振原理解釋實驗現(xiàn)象，并通過實例體會共振的防止與應(yīng)用，能用辯證的觀點認識共振現(xiàn)象。
【環(huán)節(jié)一】阻尼振動
1.固有振動：沒有外力干預(yù)下的振動稱為固有振動。
2.固有頻率：固有振動的頻率僅由系統(tǒng)自身的性質(zhì)決定，稱為固有頻率。
演示實驗一：
觀察彈簧振子和單擺的運動。
它們的振幅如何變化？
3.阻尼振動：振幅隨時間逐漸減小的振動稱為阻尼振動。

（1）請畫出阻尼振動的圖像
阻尼振動的圖像
實驗一：
探究阻力大小對振動的影響，這里有彈簧振子和一瓶水，請自主設(shè)計實驗步驟并操作，注意觀察實驗現(xiàn)象，得出實驗結(jié)論。
實驗結(jié)論：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)將不能振動。
【環(huán)節(jié)二】受迫振動
思考：實際生活中的振動都是阻尼振動，最終都要停下來，那怎樣才能讓振動一直持續(xù)下去？
實驗二：
怎樣才能讓乒乓球訓(xùn)練器持續(xù)振動下去？
實驗結(jié)論：用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，就可以產(chǎn)生持續(xù)的振動。
1、驅(qū)動力：周期性的外力稱為驅(qū)動力。
2、受迫振動：物體在驅(qū)動力作用下的振動稱為受迫振動。
3、請舉出生活中受迫振動的例子：
（1）跳板在人走過時發(fā)生的振動
（2）機器底座在機器運作時發(fā)生的振動
（3）聽到聲音時耳膜的振動
（4）電磁打點計時器的振針所做的振動
4、受迫振動的特點
思考：簡諧運動的頻率是由振動系統(tǒng)決定的，受迫振動的頻率是否也是由系統(tǒng)決定的？
實驗三：
手搖彈簧振子快慢不同，其他同學(xué)注意觀察彈簧振子的頻率是否還是原來的大小。
實驗結(jié)論：受迫振動穩(wěn)定后的頻率等于驅(qū)動力的頻率，與物體的固有頻率無關(guān)。
典例1
如圖所示，曲軸上懸掛一彈簧振子，轉(zhuǎn)動搖把，曲軸可以帶動彈簧振子上下振動。開始時不轉(zhuǎn)動搖把，而讓振子自由上下振動，測得其頻率為2 Hz.然后勻速轉(zhuǎn)動搖把，轉(zhuǎn)速為240 r/min，當(dāng)振子振動穩(wěn)定時，它們振動周期為(　　)．
A、0.5 s
B、0.25 s
C、2 s
D、4 s
思考：
受迫振動的振幅是否也只與外力的大小有關(guān)，而與振動系統(tǒng)的固有頻率無關(guān)？
實驗四：
繼續(xù)手搖彈簧振子，注意觀察在不同的驅(qū)動力的頻率下，彈簧振子的振幅大小變化。
實驗結(jié)論：當(dāng)驅(qū)動力的頻率等于振動物體的固有頻率時，物體的振幅最大。
【環(huán)節(jié)三】共振
1、共振：驅(qū)動力的頻率等于物體的固有頻率時，受迫振動的振幅最大，這種現(xiàn)象叫做共振。
演示實驗二
這里有幾個小鋼球，拴在同一條繩子上，他們的擺長不同，那么單擺的頻率不同，當(dāng)釋放其中一個鋼球時，請注意觀察實驗現(xiàn)象，并嘗試解釋原因。
2、共振特點：
驅(qū)動力的頻率接近或等于物體的固有頻率時，受迫振動的振幅最大；
驅(qū)動力的頻率跟固有頻率相差越大，受迫振動的振幅越小。
3、請畫出共振曲線
橫軸：表示驅(qū)動力的頻率
縱軸：表示受迫振動的振幅
典例2、
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)（　?。?br/>A．各擺擺動的周期均與b擺相同
B．a(chǎn)擺擺動周期最短
C．c擺擺動周期最長
D．c擺振幅最大
【環(huán)節(jié)四】共振的防止和應(yīng)用
風(fēng)吹橋倒塌
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
共振篩
典例3、
洗衣機在把衣服脫水完畢拔掉電源后，電動機還要轉(zhuǎn)動一會兒才能停下來，在拔掉電源后發(fā)現(xiàn)洗衣機振動得比較小，然后有一陣子振動得很劇烈，然后振動慢慢減小直至停下來。
劇烈振動時，洗衣機脫水缸的運轉(zhuǎn)頻率比洗衣機的固有頻率大還是??？
正常脫水時，洗衣機脫水缸的運轉(zhuǎn)頻率比洗衣機的 固有頻率小還是大？
【課堂小結(jié)】
通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，你有哪些收獲？還有哪些疑惑？
1、阻尼振動：振幅逐漸減小的振動。
2、受迫振動：物體在驅(qū)動力作用下的振動。
3、物體做受迫振動穩(wěn)定后的頻率等于驅(qū)動力的頻率，與物體的固有頻率無關(guān)。
4、共振：驅(qū)動力的頻率等于物體的固有頻率時，受迫振動的振幅最大，叫做共振。
5、利用共振時，應(yīng)使驅(qū)動力的頻率接近或等于振動物體的固有頻率；防止共振時，應(yīng)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。
【課后作業(yè)】
1、思考：
（1）軍隊或火車過橋時，為什么要放慢速度或遍步走？
（2）機器運轉(zhuǎn)時防止共振怎么做？
2、通過各種方式去探究：
共振篩、共鳴箱、收音機的選臺、核磁共振成像技術(shù)、人體內(nèi)部器官的固有頻率。

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