第5节 阻尼振动 受迫振动 核心素养导学 物理观念 (1)知道阻尼振动、驱动力、受迫振动的概念。 (2)知道共振以及发生共振的条件。 科学思维 能举出受迫振动的实例,知道受迫振动的频率由驱动力的频率决定。 科学探究 阻尼振动能量的转化、受迫振动的特点。 科学态度与责任 了解共振在生产、生活中的应用和危害,体会物理技术应用对人类生活与社会发展的影响。 一、阻尼振动 1.阻尼振动:由于阻力作用,振动逐渐减弱,即振幅逐渐 ,振动能量逐步转变为其他能量。 2.自由振动:系统不受外力作用,只在自身 作用下的振动。 3.无阻尼振动:理想情况下(即不受任何阻力,没有任何能量损耗)振幅保持不变的振动。 4.固有频率:自由振动的频率,由系统 决定。 二、受迫振动 共振 1.受迫振动 (1)驱动力:作用在振动系统的 的外力。 (2)受迫振动:系统在 作用下的振动。 (3)受迫振动的频率:等于 的频率,与物体的固有频率 。 2.共振现象及其应用 (1)共振:当驱动力的频率 固有频率时,物体做受迫振动的 达到最大值的现象。 (2)受迫振动的振幅与驱动力频率的关系曲线由图可以看出,驱动力的频率与固有频率相差越小,受迫振动的振幅 ,当驱动力的频率与固有频率相等时,受迫振动的振幅 。 (3)共振的应用与防止 ①应用:共振转速计。 ②防止:如桥梁、飞机、汽车、轮船等都必须考虑共振产生的危害。 1.在研究单摆振动特点的物理课上,老师特意用大一些的木球做了两个同样的单摆,老师和某位同学同时进行如下实验:两人都把木球拉离竖直方向同样的角度,并且都刚好贴近自己的鼻尖,然后同时释放木球,让同学们观察木球的运动情况,这位同学由于担心木球摆回来会碰到自己的鼻子而自然躲开了;老师保持不动却有惊无险,木球摆回来时根本接触不到鼻尖……之后木球的振幅越来越小。请解释其原因,木球做什么运动 2.用扁担挑水时,有时桶里的水会荡得厉害,并从桶中溅出来,这是为什么 3.如图,铁架横梁上挂着几个摆长不同的摆。其中,A与D、G的摆长相同,D的摆球质量大于其他摆球。使D摆偏离平衡位置后释放,D摆在振动中通过横梁对其他几个摆施加周期性的驱动力。在振动稳定后比较各球的振幅,会看到哪几个球的振幅较大 为什么 新知学习(一)|简谐振动与阻尼振动的比较 [任务驱动] 如图所示,荡秋千的小朋友,无论开始时她荡得多高,她都会慢慢地停下来,为什么 有什么方法能让她持续荡下去吗 [重点释解] 1.简谐运动是一种理想化的模型,物体运动过程中的一切阻力都不考虑。 2.阻尼振动考虑阻力的影响,是更贴合实际的一种运动。 3.简谐运动和阻尼振动的比较 振动类型 比较项目 简谐运动 阻尼振动 产生条件 不受阻力作用 受阻力作用 频率 固有频率 频率不变 振幅 不变 减小 振动图像 实例 弹簧振子振动,单摆做小角度摆动 敲锣打鼓发出的声音越来越弱 [典例体验] [典例] (多选)如图所示是单摆做阻尼振动的振动图线,下列说法正确的是 ( ) A.摆球在A时刻的动能等于B时刻的动能 B.摆球在A时刻的势能等于B时刻的势能 C.摆球在A时刻的机械能等于B时刻的机械能 D.摆球在A时刻的机械能大于B时刻的机械能 听课记录: /方法技巧/ 阻尼振动的三个特点 (1)振幅逐渐减小,最后停止振动。 (2)系统的机械能逐渐减少,最后耗尽。 (3)周期、频率不随振幅的变化而变化。 [针对训练] 1.(多选)一单摆在空气中振动,振幅逐渐减小,下列说法正确的是 ( ) A.单摆的机械能逐渐转化为其他形式的能 B.单摆后一时刻的动能一定小于前一时刻的动能 C.单摆振幅减小,频率也随着减小 D.单摆振幅虽然减小,但其频率不变 2.自由摆动的秋千,摆动的振幅越来越小,下列说法正确的是 ( ) A.机械能 ... ...
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