阻尼振動(dòng)、受迫振動(dòng)

1、阻尼振動(dòng)阻尼振動(dòng) 受迫振動(dòng)受迫振動(dòng)阻尼振動(dòng)、自由振動(dòng)阻尼振動(dòng)、自由振動(dòng) 阻尼振動(dòng)：振動(dòng)系統(tǒng)受到阻力作用造成能量阻尼振動(dòng)：振動(dòng)系統(tǒng)受到阻力作用造成能量損失而使振幅減小的振動(dòng)，有時(shí)又稱為損失而使振幅減小的振動(dòng)，有時(shí)又稱為“減幅減幅振動(dòng)振動(dòng)”。 說明：說明：阻尼振動(dòng)中，振動(dòng)系統(tǒng)由于受到阻力阻尼振動(dòng)中，振動(dòng)系統(tǒng)由于受到阻力作用（這種作用為阻尼），消耗系統(tǒng)能量做功，作用（這種作用為阻尼），消耗系統(tǒng)能量做功，而使振動(dòng)的能量不斷地減少，振動(dòng)物體的振幅而使振動(dòng)的能量不斷地減少，振動(dòng)物體的振幅也逐漸減小，這種振動(dòng)不是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。也逐漸減小，這種振動(dòng)不是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。 自由振動(dòng)：系統(tǒng)不受外力作用，也不受任自由振動(dòng)：系統(tǒng)

2、不受外力作用，也不受任何阻力，只在自身回復(fù)力作用下的振動(dòng)，稱為何阻力，只在自身回復(fù)力作用下的振動(dòng)，稱為自由振動(dòng)，又叫無阻尼振動(dòng)。自由振動(dòng)，又叫無阻尼振動(dòng)。 注意：自由振動(dòng)的條件是注意：自由振動(dòng)的條件是“不受外力，且不受不受外力，且不受阻力阻力”。自由振動(dòng)中，振動(dòng)一旦被激起就不再需要外。自由振動(dòng)中，振動(dòng)一旦被激起就不再需要外部激勵(lì)。系統(tǒng)的頻率是固定的，是由系統(tǒng)本身確定。部激勵(lì)。系統(tǒng)的頻率是固定的，是由系統(tǒng)本身確定。這個(gè)頻率就是這個(gè)頻率就是“固有頻率固有頻率”。系統(tǒng)振動(dòng)的周期就是。系統(tǒng)振動(dòng)的周期就是“固有周期固有周期”?！肮逃蓄l率固有頻率”、“固有周期固有周期”是振動(dòng)系統(tǒng)的特征物理是振動(dòng)系統(tǒng)的特征

3、物理量。量。怎樣才能使受阻力的振動(dòng)的物體的怎樣才能使受阻力的振動(dòng)的物體的振幅不變，而一直振動(dòng)下去呢？振幅不變，而一直振動(dòng)下去呢？ 在實(shí)際振動(dòng)中，為了不因阻尼的存在而使振動(dòng)在實(shí)際振動(dòng)中，為了不因阻尼的存在而使振動(dòng)停止，我們通常給系統(tǒng)停止，我們通常給系統(tǒng)加一個(gè)周期性的外力加一個(gè)周期性的外力，來補(bǔ)，來補(bǔ)償系統(tǒng)的能量損失，使系統(tǒng)持續(xù)的振動(dòng)下去。償系統(tǒng)的能量損失，使系統(tǒng)持續(xù)的振動(dòng)下去。這種周期性的外力叫這種周期性的外力叫驅(qū)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)力系統(tǒng)在外界驅(qū)動(dòng)力作用下的振動(dòng)叫系統(tǒng)在外界驅(qū)動(dòng)力作用下的振動(dòng)叫受迫振動(dòng)受迫振動(dòng)實(shí)驗(yàn)表明：實(shí)驗(yàn)表明： 物體在外力驅(qū)動(dòng)下振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)穩(wěn)定后的頻率等于物體在外力驅(qū)動(dòng)下振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)穩(wěn)定

4、后的頻率等于外力驅(qū)動(dòng)的頻率外力驅(qū)動(dòng)的頻率，跟物體的跟物體的固有頻率固有頻率沒有關(guān)系沒有關(guān)系。注意注意 自然界中受迫振動(dòng)的例子自然界中受迫振動(dòng)的例子l手機(jī)的振動(dòng)手機(jī)的振動(dòng)l音箱紙盒的振動(dòng)音箱紙盒的振動(dòng)l洗衣機(jī)脫水甩干時(shí)機(jī)身的振動(dòng)洗衣機(jī)脫水甩干時(shí)機(jī)身的振動(dòng)l跳水運(yùn)動(dòng)員在跳板上行走時(shí)跳板所發(fā)生的振動(dòng)跳水運(yùn)動(dòng)員在跳板上行走時(shí)跳板所發(fā)生的振動(dòng)l機(jī)器工作時(shí)機(jī)器底座所發(fā)生的振動(dòng)機(jī)器工作時(shí)機(jī)器底座所發(fā)生的振動(dòng)共振共振實(shí)驗(yàn)表明：實(shí)驗(yàn)表明：p受迫振動(dòng)的頻率與物體的固有頻率無關(guān)，但受迫振動(dòng)的頻率與物體的固有頻率無關(guān)，但是如果驅(qū)動(dòng)力的頻率接近或等于物體的固有是如果驅(qū)動(dòng)力的頻率接近或等于物體的固有頻率時(shí)，振動(dòng)物體的振幅

5、將達(dá)到最大頻率時(shí)，振動(dòng)物體的振幅將達(dá)到最大. .因此：受迫振動(dòng)的振幅A跟驅(qū)動(dòng)力的頻率f和振動(dòng)物體的固有頻率之間的關(guān)系有關(guān)，它們之間的這種關(guān)系可用圖象來表示：這個(gè)圖象叫共振曲線共振曲線（如右圖）.由共振曲線可知道：由共振曲線可知道：v當(dāng)驅(qū)動(dòng)力頻率等于物體固有頻率時(shí)，物體振幅當(dāng)驅(qū)動(dòng)力頻率等于物體固有頻率時(shí)，物體振幅最大，驅(qū)動(dòng)力頻率與固有頻率相差越大，物體最大，驅(qū)動(dòng)力頻率與固有頻率相差越大，物體的振幅越小的振幅越小.v驅(qū)動(dòng)力的頻率等于物體的固有頻率時(shí)，受迫振驅(qū)動(dòng)力的頻率等于物體的固有頻率時(shí)，受迫振動(dòng)的振幅最大，這種現(xiàn)象叫做動(dòng)的振幅最大，這種現(xiàn)象叫做共振共振.共振的應(yīng)用和防止 共振現(xiàn)象很普遍，有時(shí)人們

6、應(yīng)用共振，共振現(xiàn)象很普遍，有時(shí)人們應(yīng)用共振，有時(shí)人們避免共振。有時(shí)人們避免共振。 利用共振最典型的例子是轉(zhuǎn)速計(jì)。（見利用共振最典型的例子是轉(zhuǎn)速計(jì)。（見課本課本15頁）頁）生活中的共振現(xiàn)象生活中的共振現(xiàn)象 美國有一農(nóng)場(chǎng)農(nóng)婦，習(xí)慣于用吹笛的方美國有一農(nóng)場(chǎng)農(nóng)婦，習(xí)慣于用吹笛的方式招呼丈夫回家吃飯，可當(dāng)她有一次吹笛時(shí)，式招呼丈夫回家吃飯，可當(dāng)她有一次吹笛時(shí)，居然發(fā)現(xiàn)樹上的毛毛蟲紛紛墜地而死，驚訝居然發(fā)現(xiàn)樹上的毛毛蟲紛紛墜地而死，驚訝之余，她到自己的果園吹了幾個(gè)小時(shí)，一下之余，她到自己的果園吹了幾個(gè)小時(shí)，一下子將果樹上的毛毛蟲收拾的一干二凈，究其子將果樹上的毛毛蟲收拾的一干二凈，究其原因，還是笛子發(fā)出的

7、聲音引起毛毛蟲內(nèi)臟原因，還是笛子發(fā)出的聲音引起毛毛蟲內(nèi)臟發(fā)生劇烈共振而死亡。發(fā)生劇烈共振而死亡。軍隊(duì)過橋便步走，火車過橋慢行軍隊(duì)過橋便步走，火車過橋慢行 1831 1831年，一隊(duì)騎兵通過曼徹斯特附近的一座年，一隊(duì)騎兵通過曼徹斯特附近的一座便橋時(shí)，由于馬蹄節(jié)奏整齊，橋梁發(fā)生共振而便橋時(shí)，由于馬蹄節(jié)奏整齊，橋梁發(fā)生共振而斷裂。斷裂。聲音的“共鳴”，是聲現(xiàn)象中的共振。1、軍隊(duì)或火車過橋時(shí)要放慢速度或便步走軍隊(duì)或火車過橋時(shí)要放慢速度或便步走2、機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)為了防止共振要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)為了防止共振要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速 3、在振動(dòng)物體底座加防振墊、在振動(dòng)物體底座加防振墊4、裝修劇場(chǎng)、房屋時(shí)使用吸聲材料等、裝修劇

8、場(chǎng)、房屋時(shí)使用吸聲材料等利用共振時(shí)，應(yīng)如何去做利用共振時(shí)，應(yīng)如何去做? 利用共振時(shí)，應(yīng)使驅(qū)動(dòng)力的頻率接近利用共振時(shí)，應(yīng)使驅(qū)動(dòng)力的頻率接近或等于物體的固有頻率或等于物體的固有頻率 防止共振時(shí)，應(yīng)如何做防止共振時(shí)，應(yīng)如何做? 在需要防止共振時(shí)，應(yīng)使驅(qū)動(dòng)力的頻率遠(yuǎn)在需要防止共振時(shí)，應(yīng)使驅(qū)動(dòng)力的頻率遠(yuǎn)離振動(dòng)物體的固有頻率，而且相差越大越好離振動(dòng)物體的固有頻率，而且相差越大越好 1.在張緊的水平繩上掛在張緊的水平繩上掛7個(gè)單擺，先讓個(gè)單擺，先讓D擺振動(dòng)起來，其余擺振動(dòng)起來，其余各擺也隨之振動(dòng)，已知各擺也隨之振動(dòng)，已知A、D、G三擺的擺長相同，則下列三擺的擺長相同，則下列判斷正確的是判斷正確的是A.7個(gè)單

9、擺的固有頻率都相同個(gè)單擺的固有頻率都相同B.穩(wěn)定后穩(wěn)定后7個(gè)單擺的振動(dòng)頻率都相同個(gè)單擺的振動(dòng)頻率都相同C.除除D擺外，擺外，A、G擺的振幅最大擺的振幅最大D.除除D擺外，擺外，C、E擺的振幅最大擺的振幅最大ABCDEFG2.下列哪些實(shí)例中要應(yīng)用共振下列哪些實(shí)例中要應(yīng)用共振?哪些實(shí)例中要防止共振哪些實(shí)例中要防止共振?A.跳水運(yùn)動(dòng)員從跳板后端走向前端的過程中跳水運(yùn)動(dòng)員從跳板后端走向前端的過程中B.跳水運(yùn)動(dòng)員做起跳動(dòng)作的跳水運(yùn)動(dòng)員做起跳動(dòng)作的“顛板顛板”過程過程C.輪船在風(fēng)浪中行駛時(shí)輪船在風(fēng)浪中行駛時(shí)D.制作小提琴的音箱時(shí)制作小提琴的音箱時(shí)應(yīng)用共振的有：應(yīng)用共振的有：BD；防止共振的有：；防止共振的

10、有：AC 3.如圖所示為單擺做受迫振動(dòng)時(shí)的共振曲線，從圖可如圖所示為單擺做受迫振動(dòng)時(shí)的共振曲線，從圖可知該單擺振動(dòng)的固有頻率為知該單擺振動(dòng)的固有頻率為 Hz，在驅(qū)動(dòng)力的，在驅(qū)動(dòng)力的頻率由頻率由0.4Hz增大加增大加0.6Hz的過程中，單擺振動(dòng)的振幅的過程中，單擺振動(dòng)的振幅變化情況是變化情況是_ ,其擺長是其擺長是_.(g=10m/s2) 先增大后減小先增大后減小 0.50.51m5、A、B兩個(gè)彈簧振子，兩個(gè)彈簧振子，A的固有頻率為的固有頻率為f，B的固有的固有頻率為頻率為4f，若它們均在頻率為，若它們均在頻率為3f的驅(qū)動(dòng)力作用下做受的驅(qū)動(dòng)力作用下做受迫振動(dòng)，則（迫振動(dòng)，則（ ）A、振子、振子A

11、的振幅較大，振動(dòng)頻率為的振幅較大，振動(dòng)頻率為fB、振子、振子B的振幅較大，振動(dòng)頻率為的振幅較大，振動(dòng)頻率為3fC、振子、振子A的振幅較大，振動(dòng)頻率為的振幅較大，振動(dòng)頻率為3fD、振子、振子B的振幅較大，振動(dòng)頻率為的振幅較大，振動(dòng)頻率為f4、下列說法中正確的是（、下列說法中正確的是（ ）A、某物體做自由振動(dòng)時(shí)，其振動(dòng)頻率與振幅無關(guān)、某物體做自由振動(dòng)時(shí)，其振動(dòng)頻率與振幅無關(guān)B、某物體做受迫振動(dòng)時(shí)，其振動(dòng)頻率與固有頻率無關(guān)、某物體做受迫振動(dòng)時(shí)，其振動(dòng)頻率與固有頻率無關(guān)C、某物體發(fā)生共振時(shí)的頻率就是其自由振動(dòng)的頻率、某物體發(fā)生共振時(shí)的頻率就是其自由振動(dòng)的頻率D、某物體發(fā)生共振時(shí)的振動(dòng)就是無阻尼振動(dòng)、某

12、物體發(fā)生共振時(shí)的振動(dòng)就是無阻尼振動(dòng)ABCB6.支持火車車廂的彈簧的固有頻率為支持火車車廂的彈簧的固有頻率為2Hz，行駛在每節(jié)鐵，行駛在每節(jié)鐵軌長軌長10米的鐵路上，則當(dāng)運(yùn)行速度為米的鐵路上，則當(dāng)運(yùn)行速度為_m/s時(shí)，車時(shí)，車廂振動(dòng)最劇烈。廂振動(dòng)最劇烈。20 火車的車輪與每根鐵軌的接頭處碰撞一次就會(huì)發(fā)生火車的車輪與每根鐵軌的接頭處碰撞一次就會(huì)發(fā)生一次振動(dòng)，所以車輪與每根鐵軌的接頭處碰撞的周期一次振動(dòng)，所以車輪與每根鐵軌的接頭處碰撞的周期與支持車廂的彈簧固有周期相等時(shí)會(huì)發(fā)生共振，此時(shí)與支持車廂的彈簧固有周期相等時(shí)會(huì)發(fā)生共振，此時(shí)列車的車廂振動(dòng)最厲害。列車的車廂振動(dòng)最厲害。7 7、汽車的車身是裝在彈簧上的，如果這個(gè)系統(tǒng)的、汽車的車身是裝在彈簧上的，如果這個(gè)系統(tǒng)的固有周期是固有周期是0.5s0.5s，汽車在一條起伏不平的路上行駛，汽車在一條起伏不平的路上行駛，路上各凸起處大約都是相隔路上各凸起處大約都是相隔8m8m，汽車以多大速度，汽車以多大速度行駛時(shí)，車身上下顛簸得最劇烈？行駛時(shí)，車身上下顛簸得最劇烈？16m/s 8、如圖所示是一個(gè)單擺的共振曲線，求：（1）單擺的擺長L（g取9.8m/s2） （2）若擺長減小，共振曲線的峰將怎樣移動(dòng)？為什么？ 9. 9. 如圖所示，是用來測(cè)量各種發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速計(jì)如圖所示，是用來測(cè)量各種發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速計(jì)原理圖。在同一鐵支架原理圖。在同一鐵支