重庆市江津中学教科物理选修阻尼振动和受迫振动.pptx

振动的能量与振幅有关，振动的能量与振幅有关，振幅振幅越大，振动的能量越大越大，振动的能量越大 简谐运动中动能和势能在发简谐运动中动能和势能在发生相互转化，但机械能的总量生相互转化，但机械能的总量保持不变，即保持不变，即机械能守恒机械能守恒。复习复习第1页/共24页第2页/共24页阻尼振动：振幅逐渐减小的振动叫做阻尼振动简谐运动是一个等幅振动！第3页/共24页问题1 1：振幅减小的快慢与什么有关？振幅减小的快慢跟所受的阻尼有关，阻尼越大，振幅减小得越快问题2 2：物体在做阻尼振动时的周期或频率如何变化？物体做阻尼振动时频率不变。固有周期、固有频率在实际问题中，阻尼振动若在一段不太长的时间内振幅没有明显的减小，可认为是等幅振动 第4页/共24页思考：用什么方法才能得到持续的振动呢？比如我们在荡秋千的时候，如何能让秋千一直摆动呢？第5页/共24页受迫振动受迫振动1 1、驱动力驱动力：作用在振动物体上的周期性外：作用在振动物体上的周期性外力力2 2、受迫振动受迫振动：物体在外界驱动力作用下的：物体在外界驱动力作用下的振动振动 请举出你所知道的受迫振动的例子第6页/共24页受迫振动的频率跟什么有关呢受迫振动的频率跟什么有关呢?受迫振动实例：受迫振动实例：跳板在人走过时发生的振动机器底座在机器运转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第7页/共24页 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但物体做受迫振动的振幅是否与物体的但物体做受迫振动的振幅是否与物体的固有频率有联系呢固有频率有联系呢?第8页/共24页实验研究第9页/共24页 结论2：受迫振动中，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。共振共振驱动力的频率接近物体的固有频率时，受迫振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。动的振幅增大，这种现象叫做共振。横轴：表示驱动力的频率横轴：表示驱动力的频率纵轴：表示受迫振动的振幅纵轴：表示受迫振动的振幅图象的意义：图象的意义：f驱驱=f固固时，振幅有最大值时，振幅有最大值f驱驱与与 f固固差别越大时，振幅越小差别越大时，振幅越小第10页/共24页共振的防止和应用共振的防止和应用1 1、防止：、防止：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。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。2 2、应用：、应用：使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率。使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率。第11页/共24页共振的应用和防止共振的应用和防止测量发动机转速的转速计共振筛1、共振的应用发动机的转速计原理图第12页/共24页2、共鸣共鸣箱共鸣箱第13页/共24页共鸣箱共鸣箱第14页/共24页3、微波炉加热原理 食物中水分子的振动频率约为2500MHz，具有大致相同频率的电磁波称为“微波”。微波炉加热食品时，炉内产生很强的振荡电磁场，使食物中的水分子作受迫振动，发生共振，将电磁辐射能转化为内能，从而使食物的温度迅速升高。微波加热是对物体内部的整体加热，极大地提高了加热效率。第15页/共24页 4、美国有一农场农妇，习惯于用吹笛的方式招呼丈夫回家吃饭，可当她有一美国有一农场农妇，习惯于用吹笛的方式招呼丈夫回家吃饭，可当她有一次吹笛时，居然发现树上的毛毛虫纷纷坠地而死，惊讶之余，她到自己的果园吹次吹笛时，居然发现树上的毛毛虫纷纷坠地而死，惊讶之余，她到自己的果园吹了几个小时，一下子将果树上的毛毛虫收拾的一干二净，究其原因，还是笛子发了几个小时，一下子将果树上的毛毛虫收拾的一干二净，究其原因，还是笛子发出的声音引起毛毛虫内脏发生剧烈共振而死亡。出的声音引起毛毛虫内脏发生剧烈共振而死亡。第16页/共24页 5、唐朝时候，洛阳某寺一僧人房中挂着的一件乐器，经常莫名其妙地自动鸣响，僧人因此惊恐成疾，四处求治无效。他有一个朋友是朝中管音乐的官员，闻讯特去看望他。这时正好听见寺里敲钟声，那件乐器又随之作响。于是朋友说：你的病我可以治好，因为我找到你的病根了。只见朋友找到一把铁锉，在乐器上锉磨几下，乐器便再也不会自动作响了。第17页/共24页军队过桥便步走，火车过桥慢行军队过桥便步走，火车过桥慢行 6 6、18311831年，一队骑兵通过曼彻斯特附近的一座年，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，桥梁发生共振而断便桥时，由于马蹄节奏整齐，桥梁发生共振而断裂。裂。第18页/共24页 7、19401940年，美国的全长年，美国的全长860860米的塔柯姆大米的塔柯姆大桥桥在建成后的在建成后的4 4个月就因风共振而倒塌个月就因风共振而倒塌 第19页/共24页小小 结结2 2、受迫振动：系统在外界驱动力作用下的振动、受迫振动：系统在外界驱动力作用下的振动3 3、系统做受迫振动时，、系统做受迫振动时，振动稳定后的频率等于振动稳定后的频率等于 驱动力的频率，跟系统的固有频率无关驱动力的频率，跟系统的固有频率无关4 4、驱动力的频率等于振动系统的固有频率时，、驱动力的频率等于振动系统的固有频率时，受迫振动的振幅增大，这种现象叫做共振受迫振动的振幅增大，这种现象叫做共振。5 5、利用共振时，应使驱动力的频率接近或等于、利用共振时，应使驱动力的频率接近或等于 振动系统的固有频率；振动系统的固有频率；防止共振时，应使驱动力的频率与系统的固防止共振时，应使驱动力的频率与系统的固 有频率不同，而且相差越大越好有频率不同，而且相差越大越好1 1、阻尼振动：振幅越来越小的振动、阻尼振动：振幅越来越小的振动第20页/共24页课堂训练课堂训练1.1.如图所示，是用来测量各种发动机转速的转速如图所示，是用来测量各种发动机转速的转速计原理图。在同一铁支架计原理图。在同一铁支架NMNM上焊有固有频率依上焊有固有频率依次为次为80Hz80Hz、60Hz60Hz、40Hz40Hz、20Hz20Hz的四个钢片的四个钢片a a、b b、c c、d d。将。将MM端与正在转动的电动机接触，发端与正在转动的电动机接触，发现现b b钢片振幅最大，则电动机转速为钢片振幅最大，则电动机转速为_r/min_r/min，a a、b b、c c、d d此时振动频率为此时振动频率为_。360060Hz第21页/共24页2.2.如图所示演示装置，一根张紧的水平绳上挂着四个单摆，让如图所示演示装置，一根张紧的水平绳上挂着四个单摆，让b b摆摆动，其余各摆摆摆动，其余各摆也摆动起来，可以发现（也摆动起来，可以发现（）A.A.各摆摆动的周期均与各摆摆动的周期均与b b摆相同摆相同B.B.a a 摆摆动周期最短摆摆动周期最短C.C.c c摆摆动周期最长摆摆动周期最长D.D.c c摆振幅最大摆振幅最大A第22页/共24页3 3、汽车的车身是装在弹簧上的，如、汽车的车身是装在弹簧上的，如果这个系统的固有周期是果这个系统的固有周期是1.5s1.5s，汽车，汽车在一条起伏不平的路上行驶，路上在一条起伏不平的路上行驶，路上各凸起处大约都相隔各凸起处大约都相隔8m8m，汽车以多，汽车以多大速度行驶时，车身上下颠簸得最大速度行驶时，车身上下颠簸得最剧烈？剧烈？第23页/共24页感谢您的观看！第24页/共24页