資源簡介

(共20張PPT)
受迫振動與共振
世界上最長的跨海大橋——港珠澳大橋
港珠澳大橋為什么能抵抗16級臺風？
復習回顧
單擺模型
彈簧振子模型
系統內機械能守恒
簡諧運動
沒有外力干預
（理想化模型）
（固有頻率）
思考和討論
同學們，現實生活中存在簡諧運動嗎？
簡諧運動是理想模型，現實生活不存在
生活中所見到的自由振動都是什么樣子？請舉例
例如我小時候經常玩的蕩秋千
思考和討論
蕩秋千的時候秋千能一直保持最開始的振幅嗎？
不能，秋千最后會停下來
秋千為什么會停下來？請嘗試用能量的角度去解釋
應該是秋千的能量慢慢減少了
在空氣中阻力小
振幅減小得慢
在溶液中阻力大
振幅減小得快
演示實驗：振動中的能量損失
實驗表明：彈簧振子受到的阻力越小，它的能量隨時間的流逝就越慢，因而振幅衰減越慢。當阻力較大時，振動很快就會停止。
學習任務一：振動中的能量損失——阻尼振動
1、阻尼振動：存在介質阻力振幅隨時間逐漸減小的振動。
2、阻尼振動的圖像：
3、阻尼振動的特點：
周期和頻率不變
振幅逐漸減小
（固有頻率）
（能量損失）
T
T
T
學習任務一：振動中的能量損失——阻尼振動
樹枝的自由擺動
秋千的自由擺動
問題：我們在蕩秋千的時候，如何能讓秋千一直擺動呢？
周期性的外力
補償能量損耗
持續振動下去
不斷用力推
對秋千做正功
1、驅動力：維持振動系統的周期性外力。
2、受迫振動：系統在外界驅動力作用下的振動。
學習任務二：受迫振動
阻尼振動和受迫振動有什么區別呢？
學習任務二：受迫振動
VS
受迫振動的頻率受什么因素影響呢？
阻尼振動和受迫振動的對比
（無驅動）
（有驅動）
（固有頻率）
仿真實驗一：探究受迫振動的頻率
實驗表明：受迫振動穩定后的頻率等于驅動力的頻率，跟系統的固有頻率無關。
學習任務二：受迫振動
受迫振動的振幅受什么因素影響呢？
實驗表明：受迫振動的振幅受驅動周期或頻率的影響。
學習任務二：受迫振動
受迫振動振幅最大
當f驅=f固時，
當f驅和f固相差很大，振幅較小
當f驅和f固相差很小，振幅較大
仿真實驗二：探究受迫振動的振幅
擺長決定單擺的固有頻率
1、共振：驅動力的頻率等于物體的固有頻率時，物體做受迫振動的振幅達到最大值，這種現象叫做共振。
2、共振曲線：
學習任務三：共振現象及其應用
橫軸：表示驅動力的頻率
縱軸：表示受迫振動的振幅
生活中有哪些共振現象呢？
學習任務三：共振現象及其應用
共振的利用
f驅=f固
撥動琴弦
共鳴箱空氣共振
學習任務三：共振現象及其應用
共振篩
核磁共振
共振的利用
f驅=f固
1940年美國全長850米的塔科馬大橋大橋因風共振而倒塌
學習任務三：共振現象及其應用
共振的危害
利用TMD技術建成的港珠澳大橋能抵抗超強臺風
學習任務三：共振現象及其應用
TMD技術是一種建筑減震技術。由質塊，彈簧與阻尼系統組成，將振動頻率調整至主結構頻率附近，改變結構共振特性，以達到減振作用。
共振的防治
f驅≠f固
振動
無驅動
有能損
阻尼振動
有驅動
補能損
受迫振動
f驅=f固
共振
f0=f驅
振幅最大
總結學習成果：梳理知識，繪制導圖
f0=f固
少年強則國強

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