受迫振動+共振+高二上學期物理人教版（2019）選擇性必修第一冊

第二章機械振動第6節(jié)受迫振動共振溫故知新1、彈簧振子的周期：2、單擺的周期：

知識回顧【思考】簡諧運動的周期（或頻率）有什么共同特點？簡諧運動的周期或頻率與振幅無關，僅有系統(tǒng)自身的性質決定。

一、固有頻率

做簡諧運動的物體受到的回復力，是振動系統(tǒng)內(nèi)部的相互作用力，該力不改變系統(tǒng)的總能量。如果振動系統(tǒng)不受外力的作用，將永遠的振動下去，這樣的振動叫做固有振動，其振動頻率稱為固有頻率。固有振動：振動系統(tǒng)在沒有外力干預情況下的振動固有周期：振動系統(tǒng)做固有振動時的周期（T0）固有頻率：振動系統(tǒng)做固有振動時的頻率（f0）固有周期和固有頻率都只由振動系統(tǒng)自身結構所決定【思考】現(xiàn)實生活中是否存在固有振動？

二、振動中的能量損失

生活中實際的振動系統(tǒng)都會受到摩擦力、黏滯力等阻礙作用，振幅必然逐漸減少。這種振幅隨時間逐漸減小的振動稱為阻尼振動。阻尼振動圖像振動系統(tǒng)能量衰減的兩種方式：

一種是由于振動系統(tǒng)受到摩擦阻力的作用，使振動系統(tǒng)的機械能逐漸轉化為內(nèi)能；

另一種是由于振動系統(tǒng)引起鄰近介質中各質點的振動，使能量向四周輻射出去，從而自身機械能減少。例如：音叉發(fā)聲時，一部分機械能隨聲波輻射到周圍空間，導致音叉振幅減小。振動系統(tǒng)能量衰減的兩種方式：

一種是由于振動系統(tǒng)受到摩擦阻力的作用，使振動系統(tǒng)的機械能逐漸轉化為內(nèi)能；

另一種是由于振動系統(tǒng)引起鄰近介質中各質點的振動，使能量向四周輻射出去，從而自身機械能減少。對阻尼振動深入理解：1、實際的振動一定是阻尼振動。2、振動系統(tǒng)受到的阻尼越大，振幅減小得越快，阻尼過大時，系統(tǒng)將不能發(fā)生振動。3、阻尼振動的振幅是逐漸減小的，但是它的頻率是不發(fā)生變化的，頻率與振幅是無關的?！纠?】如圖所示是單擺做阻尼振動的振動圖象，下列說法正確的是（BD）A．擺球A時刻的動能等于B時刻的動能B．擺球A時刻的勢能等于B時刻的勢能C．擺球A時刻的機械能等于B時刻的機械能D．擺球在做減幅振動中周期沒有減小產(chǎn)生持續(xù)的振動最簡單的辦法是使周期性的外力作用于振動系統(tǒng)，外力對系統(tǒng)做功，補償系統(tǒng)的能量損耗，使系統(tǒng)的振動維持下去。【思考】阻尼振動最終要停下來，那么怎樣才能產(chǎn)生持續(xù)的振動呢？受迫振動1.驅動力：周期性作用于振動系統(tǒng)的外力叫做驅動力。2.受迫振動：系統(tǒng)在驅動力作用下的振動，叫做受迫振動。3.受迫振動的特點：受迫振動的頻率總等于驅動力的頻率，與系統(tǒng)的固有頻率無關。

三、受迫振動【觀察與思考】哪個擺球的振幅最大？【結論】驅動力的頻率等于振動物體的固有頻率時，振幅最大；驅動力的頻率跟固有頻率相差越大，振幅越小。

四、共振現(xiàn)象及其應用1、定義：驅動力的頻率f等于物體的固有頻率f'時，受迫振動的振幅最大，這種現(xiàn)象叫做共振。3、受迫振動的規(guī)律：f=f'時，振幅有最大值；

f與f'差別越大時，振幅越小。2、共振曲線：橫軸：表示驅動力的頻率縱軸：表示受迫振動的振幅利用共振：應使驅動力的頻率接近或等于振動物體的固有頻率。共振篩微波爐1831年，一隊騎兵通過曼徹斯特附近的一座便橋時，由于馬蹄節(jié)奏整齊，橋梁發(fā)生共振而斷裂。防止共振：應使驅動力的頻率與物體的固有頻率不同，而且相差越大越好。1940年，美國的全長860米的塔柯姆大橋在建成后的4個月就因風共振而倒塌。共振的防止:登山運動員登山時嚴禁大聲喊叫。因為喊叫聲中某一頻率若正好與山上積雪的固有頻率相吻合，就會因共振引起雪崩，其后果十分嚴重?！纠?】如圖，兩個彈簧振子懸掛在同一支架上，已知甲彈簧振子的固有頻率為8Hz，乙彈簧振子的固有頻率為72Hz，當支架在受到豎直方向且頻率為9Hz的驅動力作用做受迫振動時，則兩個彈簧振子的振動情況是（

B

）

A．甲的振幅較大，且振動頻率為8Hz

B．甲的振幅較大，且振動頻率為9Hz

C．乙的振幅較大，且振動頻率