2019-2020学年高中物理 第1章 机械振动 1.4 生活中的振动教案 鲁科版版选修3-4.doc
2020版高中物理第一章机械振动4阻尼振动受迫振动学案教科版选修

动. 开始时不转动摇把,让振子自由上下振动,测得其频率为
2Hz,然后以 60r/min 的转速
匀速转动摇把,当振子振动稳定时,它的振动周期为
(
)
图3 3
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答案 C
解析 弹簧振子受摇把的作用而振动,做受迫振动,所以其振动的周期等于驱动力的周期,
驱动力对它起加速
作用, 使它的振幅增大, 当驱动力的频率等于物体的固有频率时, 它的每一次作用都使物体
的振幅增加,从而振幅达到最大 .
②从功能关系看: 当驱动力的频率等于物体的固有频率时, 驱动力始终对物体做正功, 使振
动能量不断增加, 振幅不断增大, 直到增加的能量等于克服阻尼作用损耗的能量, 振幅才不
.
(2) 当洗衣机脱水桶转动的频率等于洗衣机的固有频率时发生共振,振动剧烈
.
[ 知识深化 ] 共振及其应用与防止 (1) 共振的条件:驱动力的频率与系统的固有频率相等,即 (2) 共振曲线
f =f 固.
驱
如图 4 所示,共振曲线的横坐标为驱动力的频率,纵坐标为受迫振动系统的振幅
.
图4
①从受力角度看: 当振动物体所受驱动力的方向跟它的运动方向相同时,
(2) 共振曲线 ( 如图 1 所示)
图1 1
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2. 共振的应用和防止
(1) 利用:在需要利用共振时,应使驱动力的频率接近
( 填“接近”“远离”或“等于” ) 或等
于( 填“接近”“远离”或“等于” ) 振动系统的固有频率 .
(2) 防止:在需要防止共振时,应使驱动力的频率远离
高中物理机械振动教案

高中物理机械振动教案
课题:机械振动
教学目标:
1. 了解机械振动的概念和特征;
2. 掌握机械振动的基本原理和表达方式;
3. 能够分析和解释机械振动在真实世界中的应用。
教学内容:
1. 机械振动的概念和分类;
2. 机械振动的基本特征;
3. 振动的周期、频率和振幅;
4. 振动的傅里叶级数表示;
5. 机械振动在真实世界中的应用案例。
教学重点:
1. 机械振动的基本概念和特征;
2. 振动的表达方式和分析方法。
教学难点:
1. 振动的傅里叶级数表示;
2. 机械振动在实际应用中的分析和解释。
教学过程:
一、导入
教师引入机械振动的概念,通过视频或图片展示一些常见的机械振动现象,引发学生对这一主题的兴趣。
二、讲解
1. 介绍机械振动的分类和特征;
2. 讲解振动的周期、频率和振幅的概念及计算方法;
3. 介绍振动的傅里叶级数表示方法。
三、例题解析
教师通过实例讲解振动的傅里叶级数表示方法,让学生理解振动信号的频谱分布和特点。
四、讨论
学生分组讨论机械振动在真实世界中的应用案例,分享自己的观点和见解。
五、总结
教师总结本节课的主要内容,强调学生应该掌握的重点和难点,引导学生对机械振动有更深入的理解。
教学反思:
通过这节课的教学,学生应该能够了解机械振动的基本原理和特征,掌握振动信号的傅里叶级数表示方法,并能够分析和解释机械振动在真实世界中的应用。
在教学过程中,要注重引导学生思考和讨论,激发他们的探究兴趣,提高他们的学习能力和综合素质。
高中物理教案机械振动

高中物理教案机械振动
课程目标:
1. 了解机械振动的基本概念和相关知识;
2. 掌握机械振动的分类和特点;
3. 能够分析和解释机械振动的原因和规律;
4. 能够运用机械振动相关知识解决实际问题。
教学内容:
1. 机械振动的定义和基本概念;
2. 机械振动的分类和特点;
3. 机械振动的原因和规律;
4. 机械振动的应用和实例。
教学过程:
一、导入(5分钟)
引入机械振动的概念,让学生了解振动在生活中的广泛应用和重要性。
二、讲解基本概念(15分钟)
1. 介绍机械振动的定义和相关术语;
2. 讲解机械振动的分类和特点。
三、探究原因和规律(20分钟)
1. 分析引起机械振动的原因;
2. 介绍机械振动的规律和特点。
四、案例分析(15分钟)
通过实际案例,让学生应用所学知识分析和解决机械振动问题。
五、实验演示(20分钟)
展示一些机械振动的实验,帮助学生更直观地理解机械振动的过程和特点。
六、总结(5分钟)
总结本节课的内容,强调机械振动在工程和生活中的重要性,并展望下节课的学习内容。
作业:完成相关阅读材料,回答相关问题。
扩展活动:组织学生参加机械振动相关竞赛或实践活动,加深对机械振动知识的理解和实践能力提升。
评估方式:作业完成情况、参与课堂讨论、实验成绩等方式进行评估。
教学资源:教材、多媒体课件、实验器材等。
注意事项:在教学过程中要根据学生的实际情况和反馈及时调整教学方法,激发学生学习兴趣,提高学生的学习效果。
高中物理第1章机械振动第4节生活中的振动教案鲁科版选修3_4

第4节 生活中的振动课堂互动三点剖析一、受迫振动的特点受迫振动的周期和频率由驱动力决定,与振动物体的固有周期和频率无关.受迫振动的周期和频率总等于驱动力的周期和频率.受迫振动的振幅与驱动力的频率和固有频率之差有关,二者之差越小振幅越大,二者之差越大振幅就越小.【例1】 说说受迫振动的振动频率与驱动力频率的关系.剖析:受迫振动是周期性外力作用下的振动.外力对系统做功,克服阻尼作用,补偿系统的能量损耗,使系统持续地振动下去.设计一个实验如下:如图1-4-2所示的装置,匀速转动把手时,把手给弹簧振子以驱动力使振子做受迫振动.用不同的转速匀速地转动把手,认真观察实验中驱动力的周期与把手转动周期的关系,通过实验,我们可以得出结论:驱动力周期与把手周期是相同的,而受迫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.图1-4-2二、共振的条件和共振现象共振条件:驱动力的频率等于物体的固有频率.受迫振动的振幅随驱动力频率变化(共振曲线)如图1-4-3所示,当驱动力频率逐渐增大到固有频率时,振幅随驱动力频率的增大而增大;当驱动力频率等于固有频率时,振幅最大;当驱动力频率从固有频率逐渐增大时,振幅随驱动力频率的增大而减小.图1-4-3【例2】 把一个筛子用四根相同的弹簧支起来,筛子上装一个电动偏心轮,它转动过程中,给筛子以周期性的驱动力,这就做成了一个共振筛.筛子做自由振动时,完成20次全振动用时10 s ,在某电压下,电动偏心轮的转速是90 r/min,已知增大电动偏心轮的驱动电压,可使其转速提高;增加筛子的质量,可以增大筛子的固有周期.要使筛子的振幅增大,下列办法可行的是( )A.降低偏心轮的驱动电压B.提高偏心轮的驱动电压C.增加筛子的质量D.减小筛子的质量解析:把握住产生共振的条件是f 驱=f 固.共振筛的固有频率f 固=2.0 Hz ,驱动力的频率为电动偏心轮的频率f 驱=6090Hz=1.5 Hz.要使振幅增大,必须使f 固与f 驱接近,有两种方法:①使f 固减小,即增大固有周期,应增加筛子的质量.②使f 驱增大,即提高转速,应提高驱动电压.答案:BC各个击破类题演练1做受迫振动的物体达到稳定状态时,则( )A.一定做简谐运动B.一定按驱动力的频率振动C.一定发生共振D.是否发生共振取决于驱动力的频率是否等于物体的固有频率解析:因为物体做受迫振动,在运动过程中受到周期性外力的作用,其受力特点不一定满足F=-kx 的关系,所以A 错误.由于物体做受迫振动,达到稳定状态时其振动的频率等于驱动力的频率,与固有频率无关,故B 正确.对于处于稳定状态下的受迫振动物体是否发生共振,完全取决于驱动力的频率与固有频率的关系,当两者相等时,即发生共振,故选项C 错误,而选项D 正确.答案:BD变式提升1如图1-4-4所示是一个做阻尼振动的物体的振动图象,A 、B 两点所在直线与横轴平行.下列说法正确的是( )图1-4-4A.物体A 时刻的动能等于B 时刻的动能B.物体A 时刻的势能等于B 时刻的势能C.物体A 时刻的机械能等于B 时刻的机械能D.物体A 时刻的机械能大于B 时刻的机械能 解析:物体在A 、B 点偏离平衡位置的距离相等,势能相等,B 正确.因为物体做阻尼振动,故机械能在减小,A 时刻的机械能大于B 时刻的机械能,D 正确.答案:BD类题演练2支持列车车厢的弹簧固有频率为2 Hz ,若列车行驶在每根长为12.5 m 的铁轨连成的铁道上,则当列车运行速度多大时,车厢振动的剧烈程度最大?解析:列车运动时,车轮每通过相邻的两根铁轨的连接处时,就会受到一次撞击,所以车厢和弹簧构成的振动系统在这种周期性变化的撞击力——驱动力的作用下做受迫振动,驱动力的周期为L/v,故由共振条件,当f=Lv (f=2 Hz)时,列车车厢发生共振,解得v=fL=25 m/s. 答案:v=25 m/s变式提升2如图1-4-5中,当A 振动起来后,通过水平绳迫使B 、C 振动,下列说法中正确的是( )图1-4-5A.只有A 、C 的振动周期相等B.A 的振幅比B 小C.C 振动的振幅比B 大D.A 、B 、C 的振动周期相等解析:A 振动后迫使水平绳振动,水平绳振动,水平绳再迫使B 、C 振动,所以B 、C 做受迫振动,其振动周期等于驱动力周期,即A 的自由振动周期,T B =T C =T A 固=2πgl ,所以C 发生共振,B 不发生共振,C 的振幅比B 大.答案:CD。
机械振动教案

机械振动教案教案标题:机械振动教案教案目标:1. 了解机械振动的基本概念和原理。
2. 掌握机械振动的分类和特性。
3. 理解机械振动在实际应用中的重要性和应用范围。
4. 能够运用所学知识分析和解决机械振动相关问题。
教案步骤:引入:1. 使用一个简单的例子或实验来引起学生对机械振动的兴趣,例如一个摆钟或弹簧振子的演示。
2. 引导学生思考,什么是振动?振动有哪些特点和表现形式?概念讲解:3. 介绍机械振动的基本概念和原理,包括质点振动和刚体振动的区别。
4. 解释机械振动的分类,如自由振动、强迫振动和阻尼振动,并讲解每种振动的特性和应用。
实例分析:5. 提供一些实际应用中的机械振动案例,如桥梁振动、发动机振动等,并让学生分析振动的原因和可能的解决方法。
6. 引导学生进行小组讨论,让他们分享自己对机械振动的理解和应用。
问题解决:7. 提供一些机械振动相关的问题,让学生运用所学知识进行分析和解决。
8. 鼓励学生提出自己的问题,并引导他们通过实验或计算来验证和解决问题。
总结:9. 总结机械振动的重要性和应用范围,强调学生在实际生活中的运用价值。
10. 鼓励学生思考机械振动的未来发展和可能的应用领域。
教案评估:11. 设计一份简单的机械振动测验,包括选择题和应用题,以评估学生对所学知识的理解和应用能力。
教学资源:- PowerPoint演示文稿或白板- 机械振动实验器材(如弹簧振子、摆钟等)- 实际应用案例资料- 机械振动相关的教科书或参考书籍教学延伸:对于学习能力较强的学生,可以引导他们进行更深入的机械振动研究,如振动控制、振动传感器等领域的学习和实践。
同时,可以鼓励学生进行小型科学实验,观察和记录不同参数对振动特性的影响。
教案注意事项:1. 确保教案内容简洁明了,符合学生的认知水平。
2. 引导学生积极参与讨论和实践,培养他们的团队合作和问题解决能力。
3. 根据实际教学情况,适当调整教案步骤和时间分配,确保教学进度和学生的学习效果。
《生活中的振动》示范课教学设计【物理鲁科版高中选择性必修第一册(新课标)】

5 生活中的振动教学目标1.知道什么是阻尼振动和受迫振动,会用能量观点分析阻尼振动的振幅变化和受迫振动的共振现象。
2.通过实验认识固有频率、驱动力频率与振动频率之间的区别和联系。
3.了解产生共振的条件,认识共振是受迫振动的一种特殊情况。
4.能够根据实际生活中的振动特点,应用振动的规律解释与解决相关问题。
教学重点1. 阻尼振动、受迫振动、共振的概念。
2. 发生共振现象的条件。
3. 能用相关知识解释实际生活中的例子。
教学难点1. 认识固有频率、驱动力频率与振动频率之间的区别和联系。
2. 认识生活中相关现象的振动特点。
教学准备受迫振动演示仪、共振现象演示仪多媒体课件教学过程新课引入我国汉代有一种被称为“鱼洗”的铜盆,盆的边缘有两个耳环,盆底有浮雕的于等,如图所示,倒些清水到“鱼洗”中,用手掌慢慢地去摩擦盆边的提耳,霎时间,铜盆便可以发出嗡嗡之声,其中盛的水便会起雾、震荡、溅起层层浪花,随着摩擦越来越快,水花也越冲越高。
这是为什么?讲授新课一、阻尼振动1. 自由振动:若系统能量没有损失,其振幅不变,我们也称之为等幅振动,振动图像如图所示。
倘若振动系统受到外力作用,它将如何运动?2.阻尼振动:实际振动系统都会受到摩擦力、黏制力等阻碍作用,振幅逐渐减小,我们称之为阻尼振动。
其振动图像如下图所示。
物体做阻尼振动时,周期和频率保持不变。
振动系统能量衰减的方式通常有两种:第一种:是由于振动系统受到摩擦阻力的作用,使振动系统的机械能逐渐转化为内能。
例如单摆运动时受到空气的阻力。
第二种:是由于振动系统引起邻近介质中各质点的振动,使能量向四周辐射出去,从而自身机械能减少。
例如音叉发声时,一部分机械能随声波辐射到周围空间,导致音叉振幅减小。
二、受迫振动与共振1、受迫振动阻尼振动最终要停下来,那么怎样才能产生持续的振动呢?通常需要给振动物体施加以周期性的外力,外力对系统做功,补偿系统的能量损耗,使系统的振动维持下去。
这种周期性的外力叫作驱动力(或强迫力),系统在驱动力作用下的振动称为受迫振动。
2019-2020年高三物理一轮复习《机械振动》教学设计

2019-2020年高三物理一轮复习《机械振动》教学设计(1)只要测出单摆的摆长l 和周期T ,就可以根据g =4π2lT2,求出当地的重力加速度g .(2)l 为等效摆长,表示从悬点到摆球重心的距离,要区分摆长和摆线长,悬点实质为摆球摆动所在圆弧的圆心. (3)g 为当地的重力加速度.例题P199例3;练习P114 7、8、9思考、回忆、理解、归纳倾听、理解、练习、改错阅读、理解、归纳倾听、理解、归纳四、受迫振动和共振的应用 1.受迫振动(1)概念:振动系统在周期性外力作用下的振动.(2)特点:受迫振动的频率等于驱动力的频率,跟系统的固有频率无关. 2.共振(1)现象:当驱动力的频率等于系统的固有频率时,受迫振动的振幅最大. (2)条件:驱动力的频率等于系统的固有频率. (3)特征:共振时振幅最大. (4)共振曲线:如图11所示.图113.自由振动、受迫振动和共振的关系比较 振动目自由振动受迫振动共振受力情况仅受回复力 受驱动力作用 受驱动力作用振动周期或频率由系统本身性质决定,即固有周期T 0或固有频率f 0由驱动力的周期或频率决定,即T =T 驱或f =f 驱T 驱=T 0或f 驱=f振动能量振动物体的机械能不由产生驱动力的物体振动物体获得的能置或者从最高点(或最低点)开始计时时,经过T 4=0.2 s ,振子的位移才为A =0.1m ,选项D 错误,3.一质点做简谐运动,先后以相同的速度依次通过A 、B 两点,历时1 s ,质点通过B 点后再经过1 s 又第2次通过B 点,在这两秒钟内,质点通过的总路程为12 cm ,则质点的振动周期和振幅分别是( ) A .3 s,6 cm B .4 s,6 cmC .4 s,9 cmD .2 s,8 cm 答案 B解析 做简谐运动的质点,先后以同样大小的速度通过A 、B 两点,则可判定这两点关于平衡位置O 对称,所以质点由A 到O 时间与由O 到B 的时间相等,那么平衡位置O 到B 点的时间t 1=0.5 s ,因过B 点后再经过t =1 s 质点以方向相反、大小相同的速度再次通过B 点,则从B 点到最大位移处的时间t 2=0.5 s ,故从平衡位置O 到最大位移处的时间是1 s ,故周期是T =4 s ;质点通过路程12 cm所用时间为2 s ,是周期的一半,所以路程是振幅的2倍,故振幅A =122cm =6 cm ,故选B.4.一水平弹簧振子做简谐运动的振动图象如图15所示,已知弹簧的劲度系数为20 N/cm ,则( )图15A .图中A 点对应的时刻振子所受的回复力大小为5 N ,方向指向x 轴的负方向B .图中A 点对应的时刻振子的速度方向指向x 轴的正方向C .在0~4 s 内振子做了1.75次全振动D .在0~4 s 内振子通过的路程为3.5 cm 答案 AB解析 由简谐运动的特点和弹簧弹力与伸长量的关系可知,题图中A 点对应的时刻振子所受的回复力大小为F =kx =2 000 N/m×0.002 5 m=5 N ,方向指向x练习、改错。
高三物理 1.4《生活中的振动》教案(鲁科版选修3-4)

生活中的振动教案课题生活中的振动课型新授课课时数1课时教学目标 1.知道什么是受迫振动,知道受迫振动的频率等于驱动力的频率。
2.知道什么是共振以及发生共振的条件。
3.知道共振的应用和防止的实例。
重点难点重点:1.什么是受迫振动. 2.什么是共振及产生共振的条件难点:1.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. 2.当f驱=f固时,物体做受迫振动的振幅最大。
教学过程主要内容(教师填教法或点拨的方法,学生填知识要点或反思)一、二、三、四、五、c:据观察到的现象可得到论? (3)学生讨论后回答什么结① 据和 得到,A 、B 、C 三摆的固有频率相同.②B 、C 、D 、E 做的是受迫振动,它们的驱动力都是由先摆起来的A 摆提供的.③据实验现象得到:驱动力的频率f ′等于振动物体的固有频率f ′时,振幅最大,驱动力的频率跟固有频率f ′相差越大,振幅越小.(4)通过上述实验,我们得到:受迫振动的振幅A 与驱动力的f 及振动物体的固有频率之间的关系有关,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.①用多媒体出示共振曲线a :学生叙述坐标轴代表的物理量.纵轴:表示受迫振动的振幅.横轴:表示驱动力的频率.b :据图象特点,学生叙述受迫振动的振幅、驱动力的频率、物体的固有频率之间的关系. 当驱动力频率等于物体固有频率时,物体振幅最大,驱动力频率与固有频率相差越大,物体的振幅越小.②结论:驱动力的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.(5)演示:①介绍实验用具:两个频率相同的带有共鸣箱的音叉,放在实验台上.②先用小槌打击音叉A 的叉股,使它发声,过一会儿,用手按住音叉A 的叉股,使A 停止发声,学生描述产生的现象.可以听到没被敲响的音叉发出了声音.③在音叉的叉股上套上一个套管,重新做步骤②,学生描述产生的现象.听不到音叉B 发出的声音了.(6)学生阅读课文,得到产生上述现象的原因音叉A 的叉股被敲时发生振动,在空气中激起声波,声波传到音叉B ,给音叉B 以周期性的驱动力.①第一次实验时,A 、B 的固有频率相同,符合产生共振的条件,于是B 的振幅最大,就可以听到B 发出的声音.②第二次实验时,由于给B 的音叉套上了套管,使A 、B 的固有频率不再相同,此时B 不能产生共振,发出的声音很小,甚至听不到.(7)学生回答①什么是声音的共鸣?——(声音的共振现象叫共鸣)②共鸣箱所起的作用是什么?——使音叉的声音加强.3.共振的应用和防止(1)学生阅读课文,总结共振的应用和防止的实例.(2)学生回答:应用的实例:共振筛、音箱.防止的实例:火车过桥慢开,控制机器的转速等.(3)实例:①应用的实例:a :小提琴、二胡等乐器设置共鸣箱.b :建筑工地上浇铸混凝土时使用的振捣器.c :粒料分离时使用的共振筛.②防止的实例:a :军队或火车过桥时要放慢速度或便步走.b :轮船航行时要看波浪的打击方向而改变轮船的航向和速度.c :机器运转时为了防止共振要调节转速.(4)学生通过上述实例分析,回答:①利用共振时,应如何去做?——(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,应如何做?——(在需要防止共振时,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.)中要防止共振?【知识运用】 例题1.一悬挂于天花板上的单摆的共振线如图,由图可知A cm /九、课后作业: 课本中本节课后练习1、2。
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2019-2020学年高中物理第1章机械振动 1.4 生活中的振动教案
鲁科版版选修3-4
三维教学目标
1、知识与技能
(1)知道阻尼振动和无阻尼振动,并能从能量的观点给予说明;
(2)知道受迫振动的概念。
知道受迫振动的频率等于驱动力的频率,而跟振动物体的固有频率无关;
(3)理解共振的概念,知道常见的共振的应用和危害。
2、过程与方法:
3、情感、态度与价值观:
教学重点:受迫振动,共振。
教学难点:驱动力的频率、固有频率的区别。
教学教具:弹簧振子、受迫振动演示仪、摆的共振演示器。
(一)复习提问
注意观察教师的演示实验。
教师把弹簧振子的振子向右移动至B点,然后释放,则振子在弹性力作用下,在平衡位置附近持续地沿直线振动起来。
重复两次让学生在黑板上画出振动图象的示意图(图1中的Ⅰ)。
再次演示上面的振动,只是让起始位置明显地靠近平衡位置,再让学生在原坐标上画出第二次振子振动的图象(图1中的Ⅱ)。
Ⅰ和Ⅱ应同频、同相、振幅不同。
结合图象和振子运动与学生一起分析能量的变化并引入新课。
(二)新课教学
现在以弹簧振子为例讨论一下简谐运动的能量问题。
问提1:振子从B向O运动过程中,它的能量是怎样变化的?(弹性势能减少,动能增加。
)
问提2:振子从O向C运动过程中能量如何变化?振子由C向O、又由O向B运动的过程中,能量又是如何变化的?
问提3:振子在振动过程中总的机械能如何变化?(运用机械能守恒定律,得出在不计阻力作用的情况下,总机械能保持不变。
)
1、总机械能守恒
将振子从B点释放后在弹簧弹力(回复力)作用下,振子向左运动,速度加大,弹簧形变(位移)减少,弹簧的弹性势能转化为振子的动能。
当回到平衡位置O时,弹簧无形变,弹性势能为零,振子动能达到最大值,这时振子的动能等于它在最大位移处(B点)弹簧的弹性势能,也就是等于系统的总机械能。
在任何一位置上,动能和势能之和保持不变,都等于开始振动时的弹性势能,也就是系统的总机械能。
小结:由于简谐运动中总机械能守恒,所以简谐运动中振幅不变。
如果初始时B点与O点的距离越大,到O点时,振子的动能越大,则系统所具有的机械能越大。
相应地,振子的振幅也就越大,因此简谐运动的振幅与能量相对应。
问提4:怎样才能使受阻力的振动物体的振幅不变,而一直振动下去呢?(应不断地向系统补充损耗的机械能,以使振动物体的振幅不变。
)
这种振幅不变的振动叫等幅振动。
例如:电铃响的时候,铃锤是做等幅振动。
电磁打点计时器工作时,打点针是做等幅振动。
挂钟的摆是做等幅振动,它们的共同特点是,工作时振动物体不断地受到周期性变化外力的作用。
这种周期性变化的外力叫驱动力。
2、受迫振动
在驱动力作用下物体的振动叫受迫振动。
例如内燃机气缸中活塞的运动,缝纫机针头的运动,扬声器纸盆的运动,电话耳机中膜片的运动等都是受迫振动。
问提5:受迫振动的频率跟什么有关呢?
让学生注意观察演示(图3)。
用不同的转速匀速地转动把手,可以发现,开始振子的运动情况比较复杂,但达到稳定后,振子的运动就比较稳定,可以明显地观察到受迫振动的周期等于驱动力的周期。
这样就可以得到物体做受迫振动的频率等于驱动力的频率,而跟振子的固有频率无关。
问提6:受迫振动的振幅又跟什么有关呢?
演示摆的共振(装置如图4),在一根绷紧的绳上挂几个单摆,其中A、B、G球的摆长相等。
当使A摆动起来后,A球的振动通过张紧的绳给其余各摆施加周期性的驱动力,经一段时间后,它们都会振动起来。
驱动力的频率等于A摆的频率。
实验发现,在A摆多次摆动后,各球都将以A球的频率振动起来,但振幅不同,固有频率与驱动力频率相等的B、G球的振幅最大,而频率与驱动力频率相差最大的D、E球的振幅最小。
指出:驱动力的频率跟物体的固有频率相等时,振幅最大,这种现象叫共振。
讲解一下共振在技术上有其有利的一面,也存在不利的一面。
结合课本让同学思考,在
生活实际中利用共振和防止共振的实例。
小结本节
(1)振动物体都具有能量,能量的大小与振幅有关,振幅越大,振动能量也越大;
(2)当振动物体的能量逐渐减小时,振幅也随着减小,这样的振动叫阻尼振动;
(3)振幅保持不变的振动叫等幅振动;
(4)物体在驱动力作用下的振动是受迫振动,受迫振动的频率等于驱动力的频率;
(5)当驱动力的频率等于物体的固有频率时,受迫振动振幅最大的现象叫共振;共振在技术上有其有利的一面,也存在不利的一面;有利的要尽量利用,不利的要尽量防止。
巩固练习
支持火车车厢的弹簧的固有频率为2Hz,行驶在每节铁轨长10米的铁路上,则当运行速度为____ m/s时,车厢振动最剧烈。
[20m/s]。