9.7受迫振动 共振

9.7受迫振动 共振

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1、七受迫振动共振【教学目标】1、知识目标(1)知道什么叫驱动力,什么叫受迫振动,能举出受迫振动的实例;(2)知道受迫振动的频率等于驱动力的频率,跟物体的固有频率无关;(3)知道什么是共振以及发生共振的条件;2、能力目标通过分析实际例子,得到什么是受迫振动和共振现象,培养学生联系实际,提高观察和分析能力;3、德育目标通过共振的应用和防止的教学,渗透一分为二的观点;【教学重点】(1)受迫振动概念的建立;(2)什么是共振及产生共振的条件。【教学难点】物体发生共振决定于驱动力的频率与物体固有频率的关系,与驱动力大小无关;【课时安排】1课时【教学过程】一、导入新课实际的振动系统

2、不可避免地要受到摩擦阻力和其他因素的影响,系统的机械能损耗,导致振动完全停止,这类振动叫阻尼振动。物体之所以做阻尼振动,是由于机械能在损耗,那么如果在机械能损耗的同时我们不断地给振动系统补充能量,物体的振动情形又如何呢?本节课我们来学习这一问题。二、新课教学1、受迫振动(1)驱动力:使系统持续地振动下去的外力,叫驱动力。(2)受迫振动:物体在外界驱动力作用下所做的振动叫受迫振动。要想使物体能持续地振动下去,必须给振动系统施加一个周期性的驱动力作用。受迫振动实例:发动机正在运转时汽车本身的振动;正在发声的扬声器纸盒的振动;飞机从房屋上飞过时窗玻璃的振动;我们听到声音时

3、耳膜的振动等。(3)受迫振动的特点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;②受迫振动的频率跟物体的固有频率没有关系。2、共振(1)共振驱动力频率接近物体的固有频率时,受迫振动的振幅最大,这种现象叫做共振。(2)发生共振的条件驱动力频率与物体的固有频率相等或接近。(3)共振曲线受迫振动的振幅A与驱动力的频率f及振动物体的固有频率f'之间的关系有关,它们之间的这种关系可用图象来表示,这个图象叫共振曲线,如下图:Off'A受迫振动的振幅纵轴:表示受迫振动的振幅。横轴:表示驱动力的频率。特点:当驱动力频率等于物体固有频率时,物体振动的振幅最大;驱动力频率与固有

4、频率相差越大,物体的振幅越小。3、声音的共鸣声音的共振现象叫共鸣。共鸣箱所起的作用是使音叉的声音加强。4、共振的应用和防止(1)利用共振时,应使驱动力的频率接近或等于物体的固有频率(2)防止共振时,应使驱动力的频率与振动物体的固有频率不同,而且相差越大越好巩固训练①火车在铁轨上匀速行驶,每根铁轨长12.5cm,某旅客在小桌上放了一杯水,杯中水晃动的固有频率是2Hz,当火车行驶速度是多少km/h时,杯中水的晃动最厉害?(参考答案:90km/h)②家用洗衣机的甩干机关闭后转速逐渐减小为零的过程中,会发现有一小段时间洗衣机抖动得最厉害。这一现象应如何解释?(参考答案:洗衣

5、机的固有频率f0小于甩干机的正常转速n,关机后,驱动力频率即甩干机转速由n减为0的过程中总有某一时刻等于f0,于是发生共振,使洗衣机抖动最厉害)③一只酒杯,用手指弹一下发出清脆的声音,测得其振动的固有频率为300Hz,将它放在两只大功率的音箱中间,调整音箱发音的频率,能使酒杯碎掉,这是______现象,这时音箱所发出声音的频率为______Hz.(参考答案:共振;300)④如图所示,两个质量分别为M和m的小球悬挂在同一根细绳上,先让M摆动,经一段时间系统达到稳定后,下面说法中正确的是(ABCD)A.无论M和m的大小关系如何,m和M的周期都相等B.无论m和M的关系如何

6、,当两个摆的摆长相等时,m摆的振幅最大C.悬挂M的细绳长度变化时,m摆的振幅也发生变化D.当两个摆长相等时,m摆的振幅可以超过M摆的振幅⑤A、B两弹簧振子,A固有频率为f,B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(B)A.A的振幅较大,振动频率为fB.B的振幅较大,振动频率为3fC.A的振幅较大,振动频率为3fD.B的振幅较大,振动频率为4f⑥某振动系统的固有频率f1,该振动系统在频率为f2的驱动力作用下做受迫振动,系统的振动频率为(B)A.f1B.f2C.f1+f2D.(f1+f2)/2⑦下列说法中正确的是(ACD)Of/Hz0.5A/c

7、m8A.实际的自由振动必然是阻尼振动B.在外力作用下的振动是受迫振动C.阻尼振动的振幅越来越小D.受迫振动稳定后的频率与自身物理条件无关⑧如图为一单摆的共振曲线,则该单摆的摆长约为多少?共振时单摆的振幅多大?共振时摆球的最大加速度和最大速度大小各为多少?(参考答案:摆长:L=1m;共振时的振幅为A=8cm;共振时的最大加速度为0.08m/s2,最大速度为0.28m/s)三、小结1.物体在外界驱动力作用下所做的振动叫受迫振动。受迫振动的频率取决于驱动力的频率;2.共振是受迫振动的特殊情况,当驱动力的频率接近或等于物体固有频率时,受迫振动振幅最大的现象,叫做共振。3

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