生活中的振動(dòng)

1、第4節(jié)生活中的振動(dòng)阻 尼 振 動(dòng)先填空1定義阻尼振動(dòng)是指振幅逐漸減小的振動(dòng)振動(dòng)系統(tǒng)受到的阻力越大，振幅減小得越快2產(chǎn)生的原因振動(dòng)系統(tǒng)克服摩擦力和其他阻力做了功，系統(tǒng)的機(jī)械能不斷減小，振幅也不斷減小3圖象如圖1­4­1所示，振幅逐漸減小，最后停止振動(dòng)圖1­4­1再判斷1做阻尼振動(dòng)的物體因克服摩擦或其他阻力做功，它的機(jī)械能逐漸減小()2做阻尼振動(dòng)的物體其振動(dòng)頻率不變()3阻尼振動(dòng)振幅逐漸減小時(shí)，其頻率也逐漸減小(×)后思考物體做阻尼振動(dòng)時(shí)，振幅逐漸變小，周期如何變化？【提示】不變周期由自身結(jié)構(gòu)決定核心點(diǎn)擊1簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是一種理想化的模型，物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中

2、的一切阻力都不考慮2阻尼振動(dòng)考慮阻力的影響，是更實(shí)際的一種運(yùn)動(dòng)3簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)和阻尼振動(dòng)對(duì)比列表如下振動(dòng)類型簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)阻尼振動(dòng)產(chǎn)生條件不受阻力作用受阻力作用頻率固有頻率頻率不變振幅不變減小振動(dòng)圖象實(shí)例彈簧振子振動(dòng)，單擺做小角度擺動(dòng)敲鑼打鼓發(fā)出的聲音越來(lái)越弱1如圖1­4­2所示是單擺做阻尼振動(dòng)的振動(dòng)圖線，下列說(shuō)法中正確的是()圖1­4­2A擺球A時(shí)刻的動(dòng)能等于B時(shí)刻的動(dòng)能B擺球A時(shí)刻的勢(shì)能等于B時(shí)刻的勢(shì)能C擺球A時(shí)刻的機(jī)械能等于B時(shí)刻的機(jī)械能D擺球A時(shí)刻的機(jī)械能大于B時(shí)刻的機(jī)械能E擺球振幅逐漸減小，頻率不變【解析】在單擺振動(dòng)過(guò)程中，因不斷克服空氣阻力做功使振動(dòng)的能

3、量逐漸轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，C錯(cuò)，D對(duì)雖然單擺總的機(jī)械能在逐漸減小，但在振動(dòng)過(guò)程中動(dòng)能和勢(shì)能仍不斷地相互轉(zhuǎn)化由于A、B兩時(shí)刻單擺的位移相等，所以勢(shì)能相等，但動(dòng)能不相等，A錯(cuò)，B對(duì)擺球的振幅逐漸減小，頻率不變，E正確【答案】BDE2下列說(shuō)法中正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：78510010】A阻尼振動(dòng)是減幅振動(dòng)B實(shí)際的振動(dòng)系統(tǒng)不可避免地要受到阻尼作用C阻尼振動(dòng)的振幅逐漸減小，所以周期也逐漸減小D阻尼過(guò)大時(shí)，系統(tǒng)將不能發(fā)生振動(dòng)E發(fā)生阻尼振動(dòng)，振動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械能不發(fā)生變化【解析】阻尼振動(dòng)即振動(dòng)過(guò)程中受到阻力作用的振動(dòng)，因?yàn)閷?shí)際的運(yùn)動(dòng)在空氣中要受到空氣的阻力作用，因此不可避免地受到阻尼作用，即B選項(xiàng)正確；由于振幅是振動(dòng)系

4、統(tǒng)能量大小的標(biāo)志，阻尼振動(dòng)過(guò)程中由于要克服阻力做功，消耗系統(tǒng)的機(jī)械能，因此系統(tǒng)機(jī)械能減小，所以振幅要減小，則A選項(xiàng)正確；但是振動(dòng)系統(tǒng)的周期與振幅無(wú)關(guān)，因此阻尼振動(dòng)盡管是減幅振動(dòng)，但其固有周期不變，當(dāng)阻尼過(guò)大時(shí)由于合外力可能為零，將不能提供回復(fù)力，則振動(dòng)系統(tǒng)將不能發(fā)生振動(dòng)，此時(shí)振動(dòng)系統(tǒng)的周期可看作無(wú)窮大，因此C選項(xiàng)不正確，D選項(xiàng)正確；發(fā)生阻尼振動(dòng)，振動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械能逐漸減小，E錯(cuò)誤【答案】ABD3某一單擺由于受阻力作用，從開(kāi)始擺動(dòng)到逐漸停止的過(guò)程中()A振幅越來(lái)越小，周期也越來(lái)越小B振幅越來(lái)越小，周期不變C通過(guò)某一位置時(shí)，機(jī)械能始終不變D機(jī)械能不守恒，周期不變E單擺在振動(dòng)過(guò)程中，擺球要克服阻力做功

5、【解析】單擺做阻尼振動(dòng)時(shí)，振幅會(huì)減小，機(jī)械能減小，振動(dòng)周期不變，故選項(xiàng)B、D對(duì)，A、C錯(cuò)單擺在振動(dòng)過(guò)程中，擺球要克服阻力做功E正確【答案】BDE阻尼振動(dòng)的三個(gè)特點(diǎn)1振幅逐漸減小，最后停止振動(dòng)2系統(tǒng)的機(jī)械能逐漸減少，最后耗盡3周期、頻率不隨振幅的變化而變化受 迫 振 動(dòng) 與 共 振先填空1受迫振動(dòng)(1)驅(qū)動(dòng)力：給振動(dòng)物體施加的一個(gè)周期性的外力(2)受迫振動(dòng)：在周期性外力作用下的振動(dòng)(3)受迫振動(dòng)的周期或頻率物體做受迫振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)穩(wěn)定后的周期或頻率總等于驅(qū)動(dòng)力的周期或頻率，與物體的固有周期或固有頻率無(wú)關(guān)2共振(1)條件：驅(qū)動(dòng)力的頻率等于物體的固有頻率(2)特征：共振時(shí)，物體振動(dòng)的振幅最大(3)共振

6、曲線：如圖1­4­3所示圖1­4­33共振的應(yīng)用與防止(1)共振的應(yīng)用在應(yīng)用共振時(shí)，應(yīng)使驅(qū)動(dòng)力頻率接近或等于振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率，振動(dòng)將更劇烈(2)共振的防止在防止共振時(shí)，驅(qū)動(dòng)力頻率與系統(tǒng)的固有頻率相差越大越好再判斷1做受迫振動(dòng)的物體其頻率由自身決定(×)2驅(qū)動(dòng)力的頻率越大振動(dòng)物體振幅越大(×)3共振的條件是驅(qū)動(dòng)力的頻率等于物體的固有頻率()后思考用扁擔(dān)挑水時(shí)，有時(shí)桶里的水會(huì)晃動(dòng)得厲害，甚至?xí)耐袄餅R出來(lái)，為什么？【提示】挑水時(shí)，由于行走時(shí)肩膀的起伏，人通過(guò)扁擔(dān)對(duì)水桶作用，使水受到驅(qū)動(dòng)力而做受迫振動(dòng)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率接近(或等于)桶里水的

7、固有頻率時(shí)，水桶里的水就發(fā)生共振，所以水會(huì)晃得厲害，甚至濺出來(lái)核心點(diǎn)擊1從受力角度來(lái)看振動(dòng)物體所受驅(qū)動(dòng)力的方向跟它的運(yùn)動(dòng)方向相同時(shí)，驅(qū)動(dòng)力對(duì)它起加速作用，使它的振幅增大，驅(qū)動(dòng)力的頻率跟物體的固有頻率越接近，使物體振幅增大的力的作用次數(shù)就越多，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力頻率等于物體的固有頻率時(shí)，物體的振幅達(dá)到最大2從功能關(guān)系來(lái)看當(dāng)驅(qū)動(dòng)力頻率越接近物體的固有頻率時(shí)，驅(qū)動(dòng)力與物體運(yùn)動(dòng)一致的次數(shù)越多，驅(qū)動(dòng)力對(duì)物體做正功越多，振幅就越大當(dāng)驅(qū)動(dòng)力頻率等于物體固有頻率時(shí)，驅(qū)動(dòng)力始終對(duì)物體做正功，使振動(dòng)能量不斷增加，振幅不斷增大，直到增加的能量等于克服阻尼作用損耗的能量時(shí)，振幅才不再增加3對(duì)共振曲線的理解(1)兩坐標(biāo)軸的意義：

8、縱軸：受迫振動(dòng)的振幅，如圖1­4­4所示圖1­4­4橫軸：驅(qū)動(dòng)力頻率(2)f0的意義：表示固有頻率(3)認(rèn)識(shí)曲線形狀：ff0，共振；ff0或ff0，振幅較小f與f0相差越大，振幅越小(4)結(jié)論：驅(qū)動(dòng)力的頻率f越接近振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率f0，受迫振動(dòng)的振幅越大，反之振幅越小4.如圖1­4­5所示，兩個(gè)質(zhì)量分別為M和m的小球，懸掛在同一根水平細(xì)線上，當(dāng)M在垂直于水平細(xì)線的平面內(nèi)擺動(dòng)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是()圖1­4­5A兩擺的振動(dòng)周期是相同的B當(dāng)兩擺的擺長(zhǎng)相等時(shí)，m擺的振幅最大C懸掛M的豎直細(xì)線長(zhǎng)度變化時(shí)，m的振幅不變Dm

9、擺的振幅可能超過(guò)M擺的振幅E當(dāng)Mm時(shí)兩個(gè)擺球一定發(fā)生共振現(xiàn)象【解析】M擺動(dòng)時(shí)，m擺做受迫振動(dòng)，穩(wěn)定后，m擺的振動(dòng)周期應(yīng)等于驅(qū)動(dòng)力的周期，即等于M擺的周期，故選項(xiàng)A正確；當(dāng)m擺長(zhǎng)與M擺長(zhǎng)相等時(shí)，兩者的固有周期相等，而M擺的固有周期就是使m做受迫振動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力的周期，可見(jiàn)m擺處于共振狀態(tài)，選項(xiàng)B正確；M擺長(zhǎng)發(fā)生變化，就是使m做受迫振動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力周期發(fā)生變化，由于m的固有周期不變，這樣兩個(gè)周期差別就發(fā)生了變化，因而m的振幅也發(fā)生了變化，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；單擺振動(dòng)的能量不僅與振幅有關(guān)，還跟振動(dòng)系統(tǒng)的質(zhì)量有關(guān)，如果M的質(zhì)量比m大得多，從M向m傳遞的能量有可能使m的振幅大于M的振幅，選項(xiàng)D正確；兩擺發(fā)生共振的條件不

10、是Mm，而是擺長(zhǎng)相等，故E錯(cuò)誤【答案】ABD5如圖1­4­6所示的裝置，彈簧振子的固有頻率是4 Hz.現(xiàn)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)把手，給彈簧振子以周期性的驅(qū)動(dòng)力，測(cè)得彈簧振子振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的頻率為1 Hz，則把手轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率為_(kāi)圖1­4­6【解析】彈簧振子的頻率和驅(qū)動(dòng)力的頻率應(yīng)相等，故把手轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率為1 Hz.【答案】1 Hz6.如圖1­4­7所示，在曲軸A上懸掛一個(gè)彈簧振子，如果轉(zhuǎn)動(dòng)把手，曲軸可以帶動(dòng)彈簧振子上下振動(dòng)圖1­4­7(1)開(kāi)始時(shí)不轉(zhuǎn)動(dòng)把手，而用手往下拉振子，然后放手讓振子上下振動(dòng)，測(cè)得振子在10 s內(nèi)完成20次全振動(dòng)，

11、振子做什么振動(dòng)？其固有周期和固有頻率各是多少？若考慮摩擦和空氣阻力，振子做什么振動(dòng)？(2)在振子正常振動(dòng)過(guò)程中，以轉(zhuǎn)速4 r/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)把手，振子的振動(dòng)穩(wěn)定后，振子做什么運(yùn)動(dòng)？其周期是多少？(3)若要振子振動(dòng)的振幅最大，把手的轉(zhuǎn)速應(yīng)多大？【解析】(1)用手往下拉振子使振子獲得一定能量，放手后，振子因所受回復(fù)力與位移成正比，方向與位移方向相反(Fkx)，所以做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其周期和頻率是由它本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定的，稱為固有周期(T固)和固有頻率(f固)，根據(jù)題意T固 s0.5 s，f固 Hz2 Hz.由于摩擦和空氣阻力的存在，振子克服摩擦力和阻力做功消耗能量，使其振幅越來(lái)越小，故振動(dòng)為阻尼振動(dòng)(2)由于把手轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速為4 r/s，它給彈簧振子的驅(qū)動(dòng)力的頻率為f驅(qū)4 Hz，周期T驅(qū)0.25 s，故振子做受迫振動(dòng)振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，其頻率(或周期)等于驅(qū)動(dòng)力的頻率(或周期)，而跟固有頻率(或周期)無(wú)關(guān)，故ff驅(qū)4 Hz，TT驅(qū)0.25 s.(3)要使彈簧振子的振幅最大，處于共振狀態(tài)，必須使其驅(qū)動(dòng)力的頻率f驅(qū)等于它的固有頻率f固，