外力作用下的振动.

1、知识回顾：知识回顾： 前面我们学习了两种最基本的简谐运动：前面我们学习了两种最基本的简谐运动：1.弹簧振子弹簧振子:kmT2 弹簧振子简谐运动的周期和频率只由弹簧振子简谐运动的周期和频率只由振动系统本身的因素决定，振动系统本身的因素决定，与振幅无关与振幅无关. .2.2.单摆：单摆：glT 2 单摆做简谐运动的周期跟摆长的平方单摆做简谐运动的周期跟摆长的平方根成正比，跟重力加速度的平方根成反比，根成正比，跟重力加速度的平方根成反比，跟跟振幅、摆球的质量振幅、摆球的质量无关。无关。两种两种振动振动系统的共同点：系统的共同点：1 1、只受振动系统的内力作用、只受振动系统的内力作用2 2、机械能守恒

2、、机械能守恒3 3、振动频率只与系统本身因素有关。、振动频率只与系统本身因素有关。如果振动系统不受外力作用如果振动系统不受外力作用,此时的振动叫做自由此时的振动叫做自由振动振动,也叫固有振动也叫固有振动,其振动频率称为其振动频率称为固有频率固有频率. 在自由振动的简谐运动中动能和势能在在自由振动的简谐运动中动能和势能在发生相互转化，但机械能的总量保持不变，发生相互转化，但机械能的总量保持不变，即即机械能守恒机械能守恒。 思考：思考：若振动过程中存在阻力，它的若振动过程中存在阻力，它的振幅又发生如何变化呢？振幅又发生如何变化呢？一、阻尼振动一、阻尼振动 定义：定义：振幅逐渐减小振幅逐渐减小的振动

3、，叫阻尼振动。的振动，叫阻尼振动。网络教学专家网络教学专家思考：思考：为什么做阻尼振动的物体，振幅为什么做阻尼振动的物体，振幅要越来越小呢？要越来越小呢？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？ 用周期性的外力作用于振动系统，通过外力对系统做用周期性的外力作用于振动系统，通过外力对系统做正功，补偿系统机械能的损耗，使系统持续地振动下去。正功，补偿系统机械能的损耗，使系统持续地振动下去。若外力恰好补充系统损失的机械能，则物体振动的振幅若外力恰好补充系统损失的机械能，则物体振动的振幅不变，称为不变，称为等幅振动等幅振动。二、受迫振动二、受迫振动1、驱动力驱动力：

4、作用在振动物体上的周期性的外力。2、受迫振动受迫振动：物体在外界驱动力作用下的振动。物体在外界驱动力作用下的振动。 受迫振动的快慢（频率周期）跟什么有关呢受迫振动的快慢（频率周期）跟什么有关呢? ?受迫振动实例：受迫振动实例：跳板在人走过时发生的振动跳板在人走过时发生的振动机器底座在机器运转时发生的振动机器底座在机器运转时发生的振动听到声音时耳膜的振动听到声音时耳膜的振动电磁打点计时器的振针所做的振动电磁打点计时器的振针所做的振动实验研究 结论结论1： 物体做受迫振动时，振动稳定后的频率等于物体做受迫振动时，振动稳定后的频率等于驱动力的频率，跟物体的固有频率无关。驱动力的频率，跟物体的固有频率

5、无关。思考：思考：物体做受迫振动的振幅是否与物体做受迫振动的振幅是否与物体的固有频率也无关呢物体的固有频率也无关呢? 结论结论2： 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。驱动力的频率跟固有频率相差越大，振幅越小。三三. .共振共振 驱动力的频率等于物体的固有频率时，受驱动力的频率等于物体的固有频率时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振共振。图象的意义：图象的意义：f f驱驱= f= f固固时，振幅有最大值时，振幅有最大值f f驱驱与与 f f固固差别越大时，振幅

6、越小差别越大时，振幅越小共振现象举例：共振现象举例：声音击碎玻璃杯：声音击碎玻璃杯： 当声音的频率当声音的频率与酒杯的固有频率与酒杯的固有频率相等时，酒杯由于相等时，酒杯由于共振而爆裂。共振而爆裂。共振的应用和防止共振的应用和防止测量发动机转速的转速计测量发动机转速的转速计 共振筛共振筛共振的应用：共振的应用：使驱动力的频率接近或等于振动物体使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率。的固有频率。 19401940年，美国全长年，美国全长860860米的塔柯姆大桥因米的塔柯姆大桥因大风而塌毁大风而塌毁 共振的防止：共振的防止：军队过桥军队过桥便步走，火便步走，火车过桥慢行车过桥慢行使驱动力的频

7、率与物体的固有频率不使驱动力的频率与物体的固有频率不同，而且相差越大越好。同，而且相差越大越好。 18311831年，一队骑兵通过曼彻斯特附近的一座便桥时，年，一队骑兵通过曼彻斯特附近的一座便桥时，由于马蹄节奏整齐，桥梁发生共振而断裂。由于马蹄节奏整齐，桥梁发生共振而断裂。机器运转时为了防止共振要调节转速或者机器运转时为了防止共振要调节转速或者在振在振动物体底座加防振垫动物体底座加防振垫. . 洗衣机把衣服脱水完毕切断电源后，洗衣机把衣服脱水完毕切断电源后，电动机由于惯性还要转一会儿才能停下电动机由于惯性还要转一会儿才能停下来，在这个过程中，洗衣机的振动剧烈来，在这个过程中，洗衣机的振动剧烈程

8、度有变化，其中有一阵子最剧烈，试程度有变化，其中有一阵子最剧烈，试分析这一现象。分析这一现象。 小结小结1 1、受迫振动：物体在外界驱动力作用下的振动、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，跟物体的固有频率无关驱动力的频率，跟物体的固有频率无关3 3、驱动力的频率接近物体的固有频率时，受迫、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，这种现象叫做共振振动的振幅增大，这种现象叫做共振。4 4、利用共振时，应使驱动力的频率接近或等于、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

9、；振动物体的固有频率； 防止共振时，应使驱动力的频率与物体的固防止共振时，应使驱动力的频率与物体的固 有频率不同，而且相差越大越好有频率不同，而且相差越大越好下列各种振动中下列各种振动中, ,不是受迫振动的是：不是受迫振动的是：A.A.敲击后的锣面的振动敲击后的锣面的振动B.B.缝纫机针的振动缝纫机针的振动C.C.人挑担子时人挑担子时, ,担子上下振动担子上下振动D.D.蜻蜓蝴蝶翅膀的振动蜻蜓蝴蝶翅膀的振动答案答案:A:A在飞机的发展史中有一个阶段，飞机上天后不久，飞在飞机的发展史中有一个阶段，飞机上天后不久，飞机的机翼机的机翼( (翅膀翅膀) )很快就抖动起来，而且越抖越厉很快就抖动起来，而

10、且越抖越厉害后来人们经过了艰苦的探索，利用在飞机机翼前害后来人们经过了艰苦的探索，利用在飞机机翼前缘处装置一个配重杆的方法，解决了这一问题在飞缘处装置一个配重杆的方法，解决了这一问题在飞机机翼前装置配重杆的目的主要是机机翼前装置配重杆的目的主要是( )( )A A加大飞机的惯性加大飞机的惯性B B使机体更加平衡使机体更加平衡C C使机翼更加牢固使机翼更加牢固D D改变机翼的固有频率改变机翼的固有频率D A A B B两个弹簧振子两个弹簧振子,A,A的固有频率为的固有频率为f,Bf,B的固的固有频率为有频率为4f,4f,若它们均在频率为若它们均在频率为3f3f的驱动力作的驱动力作用下做受迫振动用

11、下做受迫振动, ,则则( )( )A.A.振子振子A A的振动幅度较大的振动幅度较大, ,振动频率为振动频率为f fB.B.振子振子B B的振动幅度较大的振动幅度较大, ,振动频率为振动频率为3f3fC.C.振子振子A A的振动幅度较大的振动幅度较大, ,振动频率为振动频率为3f3fD.D.振子振子B B的振动幅度较大的振动幅度较大, ,振动频率为振动频率为4f4f答案答案:B:B 一单摆在空气中振动一单摆在空气中振动, ,振幅逐渐减小振幅逐渐减小, ,下列下列说法正确的是说法正确的是( )( )A.A.振动能量逐渐转化为其他形式的能振动能量逐渐转化为其他形式的能B.B.后一时刻的动能一定小于

12、前一时刻的动能后一时刻的动能一定小于前一时刻的动能C.C.后一时刻的势能一定小于前一时刻的势能后一时刻的势能一定小于前一时刻的势能D.D.后一时刻的机械能一定小于前一时刻的机后一时刻的机械能一定小于前一时刻的机械能械能答案答案:AD:AD 如图所示演示装置，一根张紧的水平绳上如图所示演示装置，一根张紧的水平绳上挂着四个单摆，让挂着四个单摆，让b b摆摆动，其余各摆也摆动摆摆动，其余各摆也摆动起来，摆动稳定后可以发现（起来，摆动稳定后可以发现（ ）A.A.各摆摆动的周期均与各摆摆动的周期均与b b摆相同摆相同B.B.a a 摆摆动周期最短摆摆动周期最短C.C.c c摆摆动振幅最大摆摆动振幅最大D.dD.d摆摆动振幅最大摆摆动振幅最大AD如图为一个弹簧振子做受迫振动时振幅与驱动力频如图为一个弹簧振子做受迫振动时振幅与驱动力频率之间的关系图线率之间的关系图线, ,由图可知由图可知A.A.振子振动频率为振子振动频率为f f2 2时时, ,它处于共振状态它处于共振状态B.B.驱动力频率为驱动力频率为f f3 3时时, ,振子振动频率为振子振动频率为f f3 3C.C.若撤去驱动力让振子做自由振动若撤去驱动力让振子做自由振动, ,频率是频率是f f3 3D.D.振子做自由振动的频率可以为振子做自由振动的频率可以为f f1 1