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