4. 阻尼振动 受迫振动ppt课件课堂实录

4.阻尼振动

受迫振动

教学目标

1 知道自由振动，理解固有频率的含义。

知道阻尼振动，驱动力。

2 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。

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？

②荡秋千时可不可能越荡越高？补能，做功

无阻尼振动

振动类型

阻尼振动

(简谐运动) 产生条件

受到阻力作用

不受阻力作用

振动能量

振动能量有损失

振动能量保持不变

振幅

如果没有能量补充，振幅越来越小

振幅不变

频率

不变

不变

振动图像

常见例子

三、受迫振动

悬挂的电灯被风吹动后开始振动，振幅越来越小，属于阻尼振动

弹簧振子的振动

1

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

演示1 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

振动类型

自由振动

受迫振动

共振

受力情况

仅受回复力

周期性驱动力作用

周期性驱动力作用

由系统本身性质决由驱动力的周期或频振动周期

T驱＝T固或

定，即固有周期或固率决定，即T＝T驱或或频率

f驱＝f固

有频率

f＝f驱

振动能量

振动系统获得能量最动能与势能之和守恒

驱动力做功提供

特点

大

实例

弹簧振子、单摆

火车通过桥梁的振动

共鸣箱、共振筛

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