可以听到没被敲响的音叉发出了声音。
③在音叉的叉股上套上一个套管,重新做步骤②,学生描述产生的现象。
听不到音叉B发出的声音了。
(6)学生阅读课文,得到产生上述现象的原因音叉A的叉股被敲时发生振动,在空气中激起声波,声波传到音叉B,给音叉B以周期性的驱动力。
第一次实验时,A、B的固有频率相同,符合产生共振的条件,于是B的振幅最大,就可以听到B发出的声音。
第二次实验时,由于给B的音叉套上了套管,使A、B的固有频率不再相同,此时B不能产生共振,发出的声音很小,甚至听不到。
(7)学生回答
①什么是声音的共鸣?——(声音的共振现象叫共鸣)
②共鸣箱所起的作用是什么?——使音叉的声音加强。
3共振的应用和防止
(1)学生阅读课文,总结共振的应用和防止的实例。
(2)学生回答:
应用的实例:共振筛、音箱。
防止的实例:火车过桥慢开,控制机器的转速等。
(3)多媒体展示几个实例:
①应用的实例:
a:小提琴、二胡等乐器设置共鸣箱。
b:建筑工地上浇铸混凝土时使用的振捣器。
c:粒料分离时使用的共振筛。
②防止的实例:
a:军队或火车过桥时要放慢速度或变步走。
b:轮船航行时要看波浪的打击方向而改变轮船的航向和速度。
c:机器运转时为了防止共振要调节转速。
(4)学生通过上述实例分析,回答:
①利用共振时,应如何去做?——(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,应如何做?——(在需要防止共振时,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。)
(三)巩固训练
1.在张紧的水平绳上挂7个单摆,先让D摆振动起来,其余各摆也随之振动,已知A、D、G三摆的摆长相同,则下列判断正确的是A.7个单摆的固有频率都相同
B.稳定后7个单摆的振动频率都相同
C.除D摆外,A、G摆的振幅最大
D.除D摆外,C、E摆的振幅最大
2.下列哪些实例中要应用共振?哪些实例中要防止共振?
A.跳水运动员从跳板后端走向前端的过程中B.跳水运动员做起跳动作的“颠板”过程C.轮船在风浪中行驶时
D.制作小提琴的音箱时
【参考答案】
1.BC2.应用共振的有:BD;防止共振的有:AC(四)小结用实物投影仪进行小结:
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,共振是当驱动力的频率等于物体固有频率时,受迫振动的振幅最大的现象。
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。
(五)作业
1.课本P178练习七①②
2.课外小实验:P178的做一做
3.思考题
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?
2.如图所示,轻直杆OC的中点悬挂一个弹簧振子,其固有频率为2Hz,杆的O端有固定光滑轴,C端下边由凸轮支持,凸轮绕其轴转动,转速为n,在n从O逐渐增大到5转/秒的过程中,振子M的振幅变化情况将是,当n=转/秒时振幅最大,若转速稳定在5转/秒,M的振动周期将是3.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?
4.一人荡秋千时脚站在踏板上,两手握紧绳索,先使秋千做微小摆动,然后靠自己的脚踏将秋千荡高,此人脚踏的正确要领是什么?
5.如图所示:轮船在大海中航行(图中箭头表示航行方向,遇到横向大风引起的巨浪的冲击而剧烈地左右摇摆,(图中空心箭头表示海浪冲击的方向,实线表示海浪的波峰)为了避免轮船倾覆,应该采取以下哪种措施?
A.沿原方向加快速度航行
B.沿原方向减小速度航行
C.按原速率沿图中“之”字形路线航行
D.立即停止前进
6.一只酒杯,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】
1.90km/h;2.先增大后减小;2;0.2s3.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。
4.秋千向着平衡位置运动时逐渐蹲下,秋千远离平衡位置时慢慢站起。
5.C6.共振;300
板书设计
受迫振动1.物体在周期性驱动力作用下的振动;2.物点:稳定后,物体的振动频率等于驱动力的频率,跟物体的固有频率无关。
共振1.在受迫振动下,当驱动力的频率跟物体的固有频率相等时,振幅最大,这种现象叫共振,2.条件:f驱=f固现象:振幅最大典型例题例1在火车的车厢里用细线吊着一个小球,由于在铁轨接合处火车通过受到震动使球摆动,如果每根铁轨长12.5m,细线长0.4m,则当火车速度达m/s时,球摆动的振幅最大。
出题目的:加深对共振原理的理解
【解析】火车每通过铁轨接合处时,给摆球施加一次周期性的驱动力,当这一驱动力的周期T驱=Lv跟摆球的固有周期T固=2πlg相等时,摆球的振幅达最大,即Lv=2πlg,解得v=L2π×gl=12.52×3.149.80.4≈10(m/s)例2把一个筛子用四根弹簧支起来,筛子上有一个电动偏心轮,它每转一周,给筛子一个驱动力,这样就做成了一个共振筛,筛子做自由振动时,完成10次全振动用时15s,在某电压下,电动偏心轮转速是36r/min已知增大电压可使偏心轮转速提高;增加筛子质量,可以增大筛子的固有周期,那么要使筛子的振幅增大,下列哪些做法是正确的A.提高输入电压B.降低输入电压C.增加筛子质量D.减小筛子质量出题目的:理解并掌握共振原理在实际中的运用。
解析:在题给条件下,筛子振动固有周期T固=1510=1.5(s),电动偏心轮的转动周期(对筛子来说是驱动力的周期)T驱=6036=1.67(s).要使筛子振幅增大,就得使这两个周期值靠近,可采用两种做法:第一,提高输入电压使偏心轮转得快一些,减小驱动力的周期;第二,增加筛子的质量使筛子的固有周期增大。
正确选项为AC
例3如图所示,五个摆悬挂于同一根绷紧的水平绳上,A是摆球质量较大的摆,让它摆动后带动其他摆运动,下列结论正确的是A.其他各摆的振动周期与A摆的相同
B.其他各摆的振幅都相等
C.其他各摆的振幅不同,E摆的振幅最大
D.其他各摆的振动周期不同,D摆周期最大出题目的:加深受迫振动与共振原理的理解解析:受迫振动的周期都应等于驱动力的周期(A摆的周期)。A、B两摆为双线摆,其等效摆长相等,LA=LE,A摆振动后迫使水平绳振动,水平绳再迫使其他摆振动,由于E摆的固有周期与驱动力A摆的周期相同,所以E摆的振幅最大,B、C、D三个摆的固有周期偏离驱动力A摆的周期各不相同,所以它们振动的振幅各不相同。
正确选项为AC
例4如图所示是一单摆的共振曲线,该单摆的摆长约为多少?共振时单摆的振幅多大?共振时单摆摆球的最大加速度和最大速度各是多少?(g取10m/s2)
出题目的:掌握利用共振曲线分析求解有关物理量解析:从共振曲线可知,单摆的固有频率f=0.5Hz,由f=12πgl得摆长l=g4π2f2=104×3.142×0.52=1(m)发生共振时,单摆振动的振幅最大,A=8cm,设摆线偏离竖直方向的最大偏角为θ,由机械能守恒定律得mgl(1-cosθ)=12mv2m而(1-cosθ)=2sin2θ2≈2(θ2)2≈A22l2(θ很小时),所以vm=Algl=0.08110×1=0.25(m/s)摆球运动到最高点时加速度最大mgsinθ=mam,am=gsinθ=gAl=10×0.081=0.8(m/s2)[1]电场