上課用受迫振動

1、一、固有周期和固有頻一、固有周期和固有頻率率振動系統(tǒng)在自身結(jié)構(gòu)影響下的振動振動系統(tǒng)在自身結(jié)構(gòu)影響下的振動固有振動：固有振動：固有周期：固有周期：由自身結(jié)構(gòu)所決定的周期由自身結(jié)構(gòu)所決定的周期T0固有頻率：固有頻率：由自身結(jié)構(gòu)所決定的頻率由自身結(jié)構(gòu)所決定的頻率f0物體的振動周期與頻率由振動物體本物體的振動周期與頻率由振動物體本身性質(zhì)決定的，與振幅無關(guān)。身性質(zhì)決定的，與振幅無關(guān)。如：如：彈簧振子：彈簧振子： 單擺：單擺：gl2T 1 1、阻尼振動：振動系統(tǒng)在阻尼（摩擦或其他、阻尼振動：振動系統(tǒng)在阻尼（摩擦或其他阻力）作用下的振幅逐漸減小的振動阻力）作用下的振幅逐漸減小的振動2 2、阻尼振動的圖像阻尼

2、振動的圖像3 3、振動系統(tǒng)受到的阻尼越大，振幅減小得越、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?？欤枘徇^大時，系統(tǒng)將不能發(fā)生振動。4 4、實(shí)際的振動一定是阻尼振動、實(shí)際的振動一定是阻尼振動二、阻尼振動及其圖象：二、阻尼振動及其圖象：問題問題1 1：振幅減小的快慢與什么有關(guān)？：振幅減小的快慢與什么有關(guān)？振幅減小的快慢跟所受的阻尼有關(guān)，阻尼振幅減小的快慢跟所受的阻尼有關(guān)，阻尼越大，振幅減小得越快越大，振幅減小得越快問題問題2 2：物體在做阻尼振動時的周期或頻率：物體在做阻尼振動時的周期或頻率如何變化？如何變化？物體做阻尼振動時周期頻率不變。振動的物體做阻尼振動時周

3、期頻率不變。振動的固有周期、頻率由自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定。固有周期、頻率由自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定。在實(shí)際問題中，阻尼振動若在一段不太長在實(shí)際問題中，阻尼振動若在一段不太長的時間內(nèi)振幅沒有明顯的減小，可認(rèn)為是的時間內(nèi)振幅沒有明顯的減小，可認(rèn)為是等幅振動等幅振動 三、受迫振動三、受迫振動1 1、驅(qū)動力：、驅(qū)動力： 作用在振動系統(tǒng)上的作用在振動系統(tǒng)上的周期性外力周期性外力2 2、受迫振動：、受迫振動： 系統(tǒng)在驅(qū)動力作用下的振動系統(tǒng)在驅(qū)動力作用下的振動l條件：條件：受到阻力和驅(qū)動力受到阻力和驅(qū)動力l能量：能量：機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，其他能轉(zhuǎn)化機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，其他能轉(zhuǎn)化 為機(jī)械能為機(jī)械能3 3、受迫振動的特點(diǎn)：、

4、受迫振動的特點(diǎn)： (1) (1) 物體做受迫振動時，物體做受迫振動時，振動穩(wěn)振動穩(wěn)定后的定后的頻率總等于驅(qū)動力的頻率頻率總等于驅(qū)動力的頻率，與與系統(tǒng)的系統(tǒng)的固有頻率無關(guān)固有頻率無關(guān)。 ( (2)2) 但物體做受迫振動的振幅是但物體做受迫振動的振幅是否與物體的固有頻率有聯(lián)系呢否與物體的固有頻率有聯(lián)系呢? ?實(shí)驗(yàn)研究 結(jié)論：結(jié)論：受迫振動中，受迫振動中，驅(qū)動力的頻率等于振驅(qū)動力的頻率等于振動物體的固有頻率時，振幅最大；驅(qū)動力的動物體的固有頻率時，振幅最大；驅(qū)動力的頻率跟固有頻率相差越大，振幅越小。頻率跟固有頻率相差越大，振幅越小。橫軸：表示驅(qū)動力的頻率橫軸：表示驅(qū)動力的頻率縱軸：表示受迫振動的振幅

5、縱軸：表示受迫振動的振幅圖象的意義：圖象的意義：f f驅(qū)驅(qū)= f= f固固時，振幅有時，振幅有最大最大值值f f驅(qū)驅(qū)與與 f f固固差別越大時，振幅差別越大時，振幅越小越小四、共四、共 振振1 1、定義：驅(qū)動力的頻率等于系統(tǒng)的固有頻、定義：驅(qū)動力的頻率等于系統(tǒng)的固有頻率時，受迫振動的振幅最大，這種現(xiàn)象率時，受迫振動的振幅最大，這種現(xiàn)象叫做共振。叫做共振。 2 2、共振曲線、共振曲線圖象特點(diǎn)圖象特點(diǎn)f f驅(qū)驅(qū)= f= f固固時，振幅有最大值時，振幅有最大值f f驅(qū)驅(qū)與與 f f固固差別越大時，振幅越小差別越大時，振幅越小4、聲音的共振現(xiàn)象共鳴共鳴箱共鳴箱共鳴箱共鳴箱生活中的共振現(xiàn)象生活中的共振現(xiàn)

6、象龍龍洗洗盆盆微波爐加熱原理：微波爐加熱原理： 食物中水分子的振動頻率約為食物中水分子的振動頻率約為2500MHz 2500MHz ，具有大致相同頻率的電磁波，具有大致相同頻率的電磁波稱為稱為 “ “微波微波” ” 。微波爐加熱食品時，爐。微波爐加熱食品時，爐內(nèi)產(chǎn)生很強(qiáng)的振蕩電磁場，使食物中的水內(nèi)產(chǎn)生很強(qiáng)的振蕩電磁場，使食物中的水分子作受迫振動，發(fā)生共振，將電磁輻射分子作受迫振動，發(fā)生共振，將電磁輻射能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，從而使食物的溫度迅速升能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，從而使食物的溫度迅速升高。微波加熱是對物體內(nèi)部的整體加熱，高。微波加熱是對物體內(nèi)部的整體加熱，極大地提高了加熱效率。極大地提高了加熱效率。 生活中

7、的共振現(xiàn)象生活中的共振現(xiàn)象 美國有一農(nóng)場農(nóng)婦，習(xí)慣于用吹笛的美國有一農(nóng)場農(nóng)婦，習(xí)慣于用吹笛的方式招呼丈夫回家吃飯，可當(dāng)她有一次方式招呼丈夫回家吃飯，可當(dāng)她有一次吹笛時，居然發(fā)現(xiàn)樹上的毛毛蟲紛紛墜吹笛時，居然發(fā)現(xiàn)樹上的毛毛蟲紛紛墜地而死，驚訝之余，她到自己的果園吹地而死，驚訝之余，她到自己的果園吹了幾個小時，一下子將果樹上的毛毛蟲了幾個小時，一下子將果樹上的毛毛蟲收拾的一干二凈，究其原因，還是笛子收拾的一干二凈，究其原因，還是笛子發(fā)出的聲音引起毛毛蟲內(nèi)臟發(fā)生劇烈共發(fā)出的聲音引起毛毛蟲內(nèi)臟發(fā)生劇烈共振而死亡。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 18311831年，一

8、隊(duì)騎兵通過曼徹斯特附近的一座便年，一隊(duì)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。橋時，由于馬蹄節(jié)奏整齊，橋梁發(fā)生共振而斷裂。生活中的共振現(xiàn)象生活中的共振現(xiàn)象 19401940年，美國的全長年，美國的全長860860米的塔柯姆大橋米的塔柯姆大橋 生活中的共振現(xiàn)象生活中的共振現(xiàn)象三、共振的防止和應(yīng)用三、共振的防止和應(yīng)用1 1、防止、防止2 2、應(yīng)用、應(yīng)用利用利用共振時：應(yīng)使共振時：應(yīng)使驅(qū)動力的頻率驅(qū)動力的頻率f接近或等接近或等于振動物體的固有頻率于振動物體的固有頻率f0防止防止共振時：應(yīng)使共振時：應(yīng)使驅(qū)動力的頻率驅(qū)動力的頻率f與物體的與物體的固有頻率固有頻率f0不同，

9、而且不同，而且相差越大相差越大越好越好 1. 1.如圖所示，是用來測量各種發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的如圖所示，是用來測量各種發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速計原理圖。在同一鐵支架轉(zhuǎn)速計原理圖。在同一鐵支架NMNM上焊有固有頻率上焊有固有頻率依次為依次為80Hz80Hz、60Hz60Hz、40Hz40Hz、20Hz20Hz的四個鋼片的四個鋼片a a、b b、c c、d d。將。將M M端與正在轉(zhuǎn)動的電動機(jī)接觸，發(fā)現(xiàn)端與正在轉(zhuǎn)動的電動機(jī)接觸，發(fā)現(xiàn)b b鋼鋼片振幅最大，則電動機(jī)轉(zhuǎn)速為片振幅最大，則電動機(jī)轉(zhuǎn)速為_r/min_r/min，a a、b b、c c、d d此時振動頻率為此時振動頻率為_。課課 堂堂 練練 習(xí)習(xí) 2. 2.

10、如圖所示演示裝置，一根張緊的水平繩上如圖所示演示裝置，一根張緊的水平繩上掛著四個單擺，讓掛著四個單擺，讓b b擺擺動，其余各擺也擺動起擺擺動，其余各擺也擺動起來，可以發(fā)現(xiàn)（來，可以發(fā)現(xiàn)（ ）A.A.各擺擺動的周期均與各擺擺動的周期均與b b擺相同擺相同B.B.a a 擺擺動周期最短擺擺動周期最短C.C.c c擺擺動周期最長擺擺動周期最長D.D.c c擺振幅最大擺振幅最大課課 堂堂 練練 習(xí)習(xí) 3. A B兩個彈簧振子兩個彈簧振子, A固有頻率為固有頻率為f, B固有頻率為固有頻率為4f, 若它們均在頻率為若它們均在頻率為3f 的驅(qū)動的驅(qū)動力作用下做受迫振動力作用下做受迫振動, 則則 ( )A. 振子振子A的振幅較大的振幅較大, 振動頻率為振動頻率為fB. 振子振子B的振幅較大的振幅較大, 振動頻率為振動頻率為3fC. 振子振子A的振幅較大的振幅較大, 振動頻率為振動頻率為3fD. 振子振子B的振幅較大的振幅較大, 振動頻率為振動頻率為4fB課課 堂堂 練練 習(xí)習(xí)6、如圖所示是一個單擺的共振曲線，求：（1）單擺的擺長L（g取9.8m/s2） （2）若擺長減小，共