9.7受迫振动 共振

七 受迫振动 共振

【教学目标】

1、知识目标

(1)知道什么叫驱动力，什么叫受迫振动，能举出受迫振动的实例； (2)知道受迫振动的频率等于驱动力的频率，跟物体的固有频率无关； (3)知道什么是共振以及发生共振的条件； 2、能力目标

通过分析实际例子，得到什么是受迫振动和共振现象，培养学生联系实际，提高观察和分析能力；

3、德育目标

通过共振的应用和防止的教学，渗透一分为二的观点； 【教学重点】

(1)受迫振动概念的建立；

(2)什么是共振及产生共振的条件。 【教学难点】

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； 【课时安排】

1课时 【教学过程】

一、导入新课

实际的振动系统不可避免地要受到摩擦阻力和其他因素的影响，系统的机械能损耗，导致振动完全停止，这类振动叫阻尼振动。物体之所以做阻尼振动，是由于机械能在损耗，那么如果在机械能损耗的同时我们不断地给振动系统补充能量，物体的振动情形又如何呢?本节课我们来学习这一问题。

二、新课教学

1、受迫振动

(1)驱动力：使系统持续地振动下去的外力，叫驱动力。 (2)受迫振动：物体在外界驱动力作用下所做的振动叫受迫振动。

要想使物体能持续地振动下去，必须给振动系统施加一个周期性的驱动力作用。 受迫振动实例：发动机正在运转时汽车本身的振动；正在发声的扬声器纸盒的振动；飞机从房屋上飞过时窗玻璃的振动；我们听到声音时耳膜的振动等。

(3)受迫振动的特点

①物体做受迫振动时，振动稳定后的频率等于驱动力的频率；②受迫振动的频率跟物体的固有频率没有关系。

2、共振

(1)共振

驱动力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。

(2)发生共振的条件

驱动力频率与物体的固有频率相等或接近。 (3)共振曲线

受迫振动的振幅A与驱动力的频率f及振动物体的固有频率f＇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，如下图：

纵轴：表示受迫振动的振幅。 横轴：表示驱动力的频率。

特点：当驱动力频率等于物体固有频率时，物体振动的振幅最大；驱动力频率与固有频率相差越大，物体的振幅越小。

3、声音的共鸣

声音的共振现象叫共鸣。

共鸣箱所起的作用是使音叉的声音加强。 4、共振的应用和防止

(1)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 巩固训练

①火车在铁轨上匀速行驶，每根铁轨长12.5cm，某旅客在小桌上放了一杯水，杯中水晃动的固有频率是2Hz，当火车行驶速度是多少km/h时，杯中水的晃动最厉害?

(参考答案：90km/h)

②家用洗衣机的甩干机关闭后转速逐渐减小为零的过程中，会发现有一小段时间洗衣机抖动得最厉害。这一现象应如何解释?

(参考答案：洗衣机的固有频率f０小于甩干机的正常转速n，关机后，驱动力频率即甩干机转速由n减为0的过程中总有某一时刻等于f０，于是发生共振，使洗衣机抖动最厉害)

③一只酒杯，用手指弹一下发出清脆的声音，测得其振动的固有频率为300Hz，将它放在两只大功率的音箱中间，调整音箱发音的频率，能使酒杯碎掉，这是______现象，这时音箱所发出声音的频率为______Hz．

(参考答案：共振；300)

④如图所示，两个质量分别为M和m的小球悬挂在同一根细绳上，先让M摆动，经一段时间系统达到稳定后，下面说法中正确的是( ABCD )

A．无论M和m的大小关系如何，m和M的周期都相等 B．无论m和M的关系如何，当两个摆的摆长相等时，m摆的振幅最大

C．悬挂M的细绳长度变化时，m摆的振幅也发生变化

D．当两个摆长相等时，m摆的振幅可以超过M摆的振幅

⑤A、B两弹簧振子，A固有频率为f，B固有频率为4f，若它们均在频率为3f的驱动力作用下做受迫振动，则( B )

A．A的振幅较大，振动频率为f

B．B的振幅较大，振动频率为3f

受迫振动的振幅A O f＇ f

C．A的振幅较大，振动频率为3f D．B的振幅较大，振动频率为4f

⑥某振动系统的固有频率f1，该振动系统在频率为f2的驱动力作用下做受迫振动，系统的振动频率为( B )

A．f1 B．f2 ⑦下列说法中正确的是( ACD ) A．实际的自由振动必然是阻尼振动 B．在外力作用下的振动是受迫振动 C．阻尼振动的振幅越来越小

D．受迫振动稳定后的频率与自身物理条件无关 ⑧如图为一单摆的共振曲线，则该单摆的摆长约为多少?共振时单摆的振幅多大?共振时摆球的最大加速度和最大速度大小各为多少?

O 0.5 2

C．f1+f2 D．(f１+f2)/2 A/cm 8 f/Hz (参考答案：摆长：L＝1m；共振时的振幅为A＝8 cm；共振时的最大加速度为0.08m/s，最大速度为0.28 m/s)

三、小 结

1．物体在外界驱动力作用下所做的振动叫受迫振动。受迫振动的频率取决于驱动力的频率；

2．共振是受迫振动的特殊情况，当驱动力的频率接近或等于物体固有频率时，受迫振动振幅最大的现象，叫做共振。

3．共振在实际中的应用，往往是利用共振振幅大的特点，但有时也要防止发生共振，避免产生有害后果。

四、作 业

P40 练习七 1、2

【板书设计】 七 受迫振动 共振

1、受迫振动

(1)驱动力：使系统持续地振动下去的外力，叫驱动力。 (2)受迫振动：物体在外界驱动力作用下所做的振动叫受迫振动。 (3)受迫振动的特点

①物体做受迫振动时，振动稳定后的频率等于驱动力的频率； ②受迫振动的频率跟物体的固有频率没有关系。 2、共振 (1)共振摆实验

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f跟固有频率f′相差越大，振幅越小。

(2)共振

驱动力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。

(3)发生共振的条件

驱动力频率与物体的固有频率相等或接近。 (4)共振曲线

受迫特点：当驱动力频率等于物体固有频率时，物体振动的振振动幅最大；驱动力频率与固有频率相差越大，物体的振幅越小。 的振3、声音的共鸣 幅纵轴：表示受迫振动的振幅。

横轴：表示驱动力的频率。

A 声音的共振现象叫共鸣。 4、共振的应用和防止

O f＇ f (1)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