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(共23张PPT)
第6节 受迫振动 共振(新授课)
第二章 机械振动
1
振动中的能量损失
2
受迫振动
3
共振现象及其应用
新课引入
“洗”是古代盥洗用的脸盆，多用青铜铸成，现代亦有许多仿制的工艺品。倒些清水在其中，用手掌慢慢摩擦盆耳，盆就会发出嗡嗡声，到一定节奏时还会溅起层层水花。这是为什么？
观看视频，你能解释以上实验现象吗？
一：振动中的能量损失
思考：现实生活中是否存在简谐运动？若振动过程中存在阻力，它的振幅又发生如何变化呢？
振动系统在阻尼（摩擦或其他阻力）作用下的振幅逐渐减小的振动.
1.阻尼振动：
一：振动中的能量损失
2.阻尼振动的图像
3.振动系统受到的阻尼越大，振幅减小得越快，阻尼过大时，系统将不能发生振动。
阻尼振动中，由于存在阻力，振幅不断减小，故振动系统的机械能将不断减少，那么，振动系统的周期和频率也会发生变化吗？
振动周期与振幅无关，故阻尼振动中周期和频率不变！
T
T
T
一：振动中的能量损失
二：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？
最简单的方法是使周期性的外力作用于振动系统，外力做功，补偿系统的能量损失，使系统的振动维持下去。
物体在周期性变化的驱动力作用下的振动叫做受迫振动。
1．定义：
维持受迫振动的周期性外力
受迫振动的频率与什么因素有关呢？
受迫振动稳定时的频率等于驱动力的频率，跟系统的固有频率无关。
结论：
二：受迫振动
物体做受迫振动的振幅是否也跟它的固有频率无关呢
当系统做受迫振动时，如果驱动力的频率十分接近系统的固有频率，系统振幅会很大。
结论：
二：受迫振动
2.受迫振动的规律
3.受迫振动实例
①跳板在人走过时发生的振动
②机器底座在机器运转时发生的振动
③听到声音时耳膜的振动
④电磁打点计时器的振针所做的振动
振针
针头
受迫振动的频率总等于驱动力的频率，与系统的固有频率无关。
二：受迫振动
三：共振现象及其应用
观察与思考：哪个摆球的振幅最大？
结论：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。
在受迫振动中，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，这种现象叫做共振。
1、共振的定义
2.共振曲线：
横轴：表示驱动力的频率
纵轴：表示受迫振动的振幅
三：共振现象及其应用
f驱= f固时，振幅有最大值；f驱与 f固差别越大时，振幅越小。
3.受迫振动的规律
4.共振现象的应用与防止
三：共振现象及其应用
三：共振现象及其应用
利用共振：
应使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率；
防止共振：
应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．
三：共振现象及其应用
阻尼振动
受迫振动
共振
振动系统在阻尼（摩擦或其他阻力）作用下的振幅逐渐减小的振动.
受迫振动的频率总等于驱动力的频率，与系统的固有频率无关。
驱动力的频率f 等于物体的固有频率f0时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振。
课堂小结
典例探究
考点一：对简谐运动与阻尼、受迫振动的理解
例1　如图所示是单摆做阻尼振动的振动图像．
则摆球a时刻的动能________b时刻的动能，摆球a时刻的势________b时刻的势能．
【答案】大于　等于　
【解析】该题考查阻尼振动的图像以及能量的转化关系．在单摆振动过程中，因不断克服空气阻力做功使机械能逐渐转化为内能；虽然单摆总的机械能在逐渐减小，但在振动过程中动能和势能仍不断地相互转化．由于a、b两时刻，单摆的位移相等，所以势能相等，但动能不相等．
典例探究
变式1　(多选)一单摆做阻尼振动，则在振动过程中 (　　)
A．振幅越来越小，周期也越来越小
B．振幅越来越小，周期不变
C．通过某一位置时，机械能减小
D．机械能不守恒，周期不变
【答案】BCD
【解析】单摆做阻尼振动时，振幅会减小，机械能减小，振动周期不变，故B、C、D正确，A错误．
考点一：对简谐运动与阻尼、受迫振动的理解
典例探究
考点二：对共振的理解
例2　如图所示，在曲轴A上悬挂一个弹簧振子，如果不转动把手B，而用手向下拉振子小球m，放开手后，让小球上下自由振动测得弹簧振子做30次全振动所用的时间是15 s；如果匀速转
动把手，也可使弹簧振子上下振动．若使把手以转
速n＝30 r/min匀速转动，当弹簧振子的振动达到
稳定后，它的振动周期是______s．若要想使弹簧
振子的振幅达到最大，则把手的转速应为________．
典例探究
考点二：对共振的理解
典例探究
变式2　(2021届天津一中检测)如图所示，在一根张紧的水平绳上挂有5个单摆，其中b摆球质量最大，其余4个摆球质量相等，摆长关系为Lc>Lb＝Ld>La>Le，现将b摆垂直纸面向里拉开一微小角度后释放，经过一段时间后，其余各摆均振动起来并达到稳定，下列叙述正确的是
(　　)
A．4个单摆的周期Tc>Td>Ta>Te
B．4个单摆的频率fa＝fc＝fd＝fe
C．4个单摆的振幅Aa＝Ac＝Ad＝Ae
D．4个单摆中c摆振幅最大
【答案】B
考点二：对共振的理解
典例探究
考点二：对共振的理解
本节课结束

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