3.2 受迫振动与共振

1、第二章 受迫振动与共振第三单元OBB复习回顾复习回顾什么是简谐振动？什么是简谐振动？ 我们将物体在跟位移大小成正比，并且总是指我们将物体在跟位移大小成正比，并且总是指向平衡位置的回复力作用下的振动，叫做简谐振动。向平衡位置的回复力作用下的振动，叫做简谐振动。简谐振动有哪些特点？简谐振动有哪些特点？等振幅振动、机械能守恒。等振幅振动、机械能守恒。理想情况下的振动1、自由振动、自由振动 物体以固定的振幅不定地做等振幅振动，物体以固定的振幅不定地做等振幅振动，不存在机械能损失，我们把这种振动称为自由不存在机械能损失，我们把这种振动称为自由振动。振动。 物体做自由振动时的周期和频率称为固有物体做自由振

2、动时的周期和频率称为固有周期和固有频率。周期和固有频率。思思 考考弹簧振子的固有周期与哪些因素有关？振幅逐渐减小的振动叫做振幅逐渐减小的振动叫做阻尼振动阻尼振动2、阻尼振动、阻尼振动思考：思考： 用什么方法才能得到持续的振动呢？用什么方法才能得到持续的振动呢？3、受迫振动、受迫振动1 1、驱动力：作用在振动物体上的周期、驱动力：作用在振动物体上的周期性外力性外力2 2、受迫振动：物体在驱动力作用下的振、受迫振动：物体在驱动力作用下的振动动 请举出你所知道的受迫振动的例子请举出你所知道的受迫振动的例子受迫振动的频率跟什么有关呢受迫振动的频率跟什么有关呢?受迫振动实例：受迫振动实例：跳板在人走过时

3、发生的振动跳板在人走过时发生的振动老式钟表每隔一段时间，重新上紧发条老式钟表每隔一段时间，重新上紧发条听到声音时耳膜的振动听到声音时耳膜的振动 物体做受迫振动时，物体做受迫振动时，振动稳定后的振动稳定后的频率等于驱动力的频率，跟物体的固有频率等于驱动力的频率，跟物体的固有频率无关频率无关但物体做受迫振动的振幅是否与物体的但物体做受迫振动的振幅是否与物体的固有频率有联系呢固有频率有联系呢?实验研究 结论：结论：受迫振动中，受迫振动中， 驱动力的频率等于振动物体的固有频率时，振幅最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。大；驱动力的频率跟固有频率相

4、差越大，振幅越小。4、共振、共振驱动力的频率接近物体的固有频率时，受迫振驱动力的频率接近物体的固有频率时，受迫振动的振幅增大，这种现象叫做共振。动的振幅增大，这种现象叫做共振。横轴：表示驱动力的频率横轴：表示驱动力的频率纵轴：表示受迫振动的振幅纵轴：表示受迫振动的振幅图象的意义：图象的意义：f驱驱= f固固时，振幅有最大值时，振幅有最大值f驱驱与与 f固固差别越大时，振幅越小差别越大时，振幅越小1.在张紧的水平绳上挂在张紧的水平绳上挂7个单摆，先让个单摆，先让D摆振动起来，其余摆振动起来，其余各摆也随之振动，已知各摆也随之振动，已知A、D、G三摆的摆长相同，则下列三摆的摆长相同，则下列判断正确

5、的是判断正确的是A.7个单摆的固有频率都相同个单摆的固有频率都相同B.稳定后稳定后7个单摆的振动频率都相同个单摆的振动频率都相同C.除除D摆外，摆外，A、G摆的振幅最大摆的振幅最大D.除除D摆外，摆外，C、E摆的振幅最大摆的振幅最大ABCDEFG生活中的共振现象生活中的共振现象 美国有一农场农妇，习惯于用吹笛的方式招美国有一农场农妇，习惯于用吹笛的方式招呼丈夫回家吃饭，可当她有一次吹笛时，居呼丈夫回家吃饭，可当她有一次吹笛时，居然发现树上的毛毛虫纷纷坠地而死，惊讶之然发现树上的毛毛虫纷纷坠地而死，惊讶之余，她到自己的果园吹了几个小时，一下子余，她到自己的果园吹了几个小时，一下子将果树上的毛毛虫

6、收拾的一干二净，究其原将果树上的毛毛虫收拾的一干二净，究其原因，还是笛子发出的声音引起毛毛虫内脏发因，还是笛子发出的声音引起毛毛虫内脏发生剧烈共振而死亡。生剧烈共振而死亡。共振的防止共振的防止军队过桥随步走，火车过桥慢行军队过桥随步走，火车过桥慢行 1940 1940年，美国的全长年，美国的全长860860米的塔柯姆大桥因大米的塔柯姆大桥因大风而塌毁风而塌毁 翻翻 船船 轮船在航行时，会受轮船在航行时，会受到周期性的波浪冲击而左到周期性的波浪冲击而左右摇摆右摇摆. . 如果波浪冲击力的频如果波浪冲击力的频率与轮船的固有频率相同，率与轮船的固有频率相同，就会发生共振，摆幅增大，就会发生共振，摆幅

7、增大，甚至可以使船倾覆甚至可以使船倾覆. . 这时可以这时可以改变船的航向改变船的航向和速度，使波和速度，使波浪冲击的频率浪冲击的频率远离船的固有远离船的固有频率频率. . 钢琴钢琴 提琴提琴 二胡等二胡等乐器的木制琴身乐器的木制琴身, ,就是就是利用了共振现象使其成利用了共振现象使其成为一共鸣箱为一共鸣箱( (盒盒),),将优将优美悦耳的音乐发送出去美悦耳的音乐发送出去, ,以提高音响效果以提高音响效果. .乐器的共鸣箱乐器的共鸣箱总是一边灌混凝土，一边用电振泵进行振动，紧密、更结实。像粉碎机、测振仪、电振泵等，这些都是利用共振原理工作的。在建筑工地上，我们经常可以看到建筑工人在在建筑工地上

8、，我们经常可以看到建筑工人在浇灌混凝土的墙壁或地板时，为了提高质量，总浇灌混凝土的墙壁或地板时，为了提高质量，总是一边灌混凝土，一边用电振泵进行振动，使混是一边灌混凝土，一边用电振泵进行振动，使混凝土之间因振动的作用而变得更紧密、更结实。凝土之间因振动的作用而变得更紧密、更结实。像粉碎机、测振仪、电振泵等，这些都是利用共像粉碎机、测振仪、电振泵等，这些都是利用共振原理工作的。振原理工作的。 结论： 利用共振时，应使驱动力的频率接近利用共振时，应使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率；或等于振动物体的固有频率； 防止共振时，应使驱动力的频率与物防止共振时，应使驱动力的频率与物体的固有频率不同，而且相差越大越体的固有频率不同，而且相差越大越好好小结1、受迫振动：物体在外界驱动力作用下的振动2、物体做受迫振动时，物体做受迫振动时，振动稳定后的频率等于振动稳定后的频率等于 驱动力的频率，跟物