阻尼振动概念及形式
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4.阻尼振动的概念
教学目标
1 知道什么叫自由振动,理解固有频率的含义。
2 知道什么叫阻尼振动,能从能量的角度分析阻尼振动产生的原因。
3 知道什么叫驱动力,理解它是按效果命名的力。
4 知道什么叫受迫振动。理解系统做受迫振动的频率等于驱动力的频率,而与系统的固有频率无关。
5 知道什么叫共振,理解共振发生的条件,了解常见的共振应用和防止的实例。
教学重点:1受迫振动的频率等于驱动力的频率,而与系统的固有频率无关。
2 什么是共振及共振的产生条件。
教学难点:
1 对受迫振动的频率等于驱动力的频率,而与系统固有频率无关的理解。
2 当f驱=f固时,物体做受迫振动的振幅最大,即对共振发生条件的理解。
教学内容:复习:1.前几节已经学过哪些类型的简谐运动?
2. 简谐运动的能量与什么因素有关?简谐运动中什么形式的能量之间发生相互转化?机械能是否守恒?
3.简谐运动是等幅振动吗?
教师总结:之前学习的简谐运动就是自由振动,即无阻尼振动
新课:一自由振动
1.定义:系统不受外力作用,也不受任何阻力,只在自身回复力作用下的振动,称为自由振动,又叫做无阻尼振动。
2.自由振动的周期和频率叫系统的固有周期和固有频率,由系统本身的特征决定,与振幅无关。弹簧振子和单摆的周期?
二、阻尼振动
1.定义:系统在振动过程中受到阻力的作用,振动逐渐消逝,振动能量逐步转化为其他能量,这种振动叫做阻尼振动。
2.特点:①振幅逐渐减小,又叫减幅振动
②周期为固有周期不变(摆长始终不变),与振动有无阻尼
及阻尼大小无关。
3.位移-时间图像(振动图象):在一段不太长时间内振幅没
有明显减小,可近似为简谐运动。
思考:①钟摆在摆动过程中不可避免的受到空气等阻力作
用,但它的振幅始终保持不变,怎样获得持续振动?
三、受迫振动
1.驱动力:如果用周期性的外力作用于振动系统,补偿系统的能量损耗,使
系统持续等幅地振动下去,这种周期性的外力叫做驱动力。
2.受迫振动:系统在驱动力作用下的振动叫做受迫振动。
3.受迫振动的频率:等于驱动力的频率,与系统的固有频率没有关系
问题:固有频率对受迫振动有什么影响呢?
演示2 先让A摆摆动,带动其余各摆做受迫振动
猜想、观察、描述?
四、共振
1.定义:驱动力的频率等于振动物体的固有频率时,受迫振动的振幅最
大,这种现象叫做共振。
2.产生条件:驱动力的频率等于振动物体的固有频率。
3.共振曲线:右图表示受迫振动的振幅A与驱动力的频率f的关系。可
以看出:当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。
理解:当驱动力频率越接近物体的固有频率时,驱动力与物体运动一致的次数越多,驱动力对它起加速作用、对物体做正功越多,振幅就越大.当驱动力频率等于物体固有频率时,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,
思考生活中是否还有其它应用和防止共振的实例(可参照课本),可讨论后回答。
洗衣机,展示共振筛图片,播放大桥共振的视频
五、共振的应用和防止
1.应用:使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率:共振筛、共鸣箱(音叉)、转速计
2.防止:使驱动力的频率远离振动物体的固有频率,且相差越大越好
军队过桥时要用便步,火车过桥时要放慢速度;机器运转时为了防止共振要调节转速;
在振动物体底座加防振垫;装修剧场、房屋时使用吸声材料等等
形成原因
受迫振动
振动的分类
阻尼振动:振幅减小
能量转化
无阻尼振动:等幅振动