阻尼振動和受迫振動(經(jīng)典1)ppt課件.ppt

1、教師寄語,既然選擇了遠方，便只顧風雨兼程。沒有人能回到過去，唯有勇敢面對往后的人生，才是給予當初那個義無反顧的自己最好的禮物。,1,1.4 阻尼振動 受迫振動,2,一.自由振動及其圖象：,1、自由振動（無阻尼振動）:系統(tǒng)不受外力作用，也不受任何阻力，只在自身回復力作用下的振動稱為自由振動。,2、自由振動的頻率，叫做系統(tǒng)的固有頻率。自由振動的周期叫做系統(tǒng)的固有周期。,彈簧振子：,單 擺：,固有周期和固有頻率：由系統(tǒng)本身的特征決定，與振幅無關(guān)。,3,1、阻尼振動：系統(tǒng)振動過程中受到阻力作用，振動逐漸消失，振動能量逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌芰?。這種振動叫做阻尼振動。,2、振動系統(tǒng)受到的阻尼越大，振幅減小得越快

2、，阻尼過大時，系統(tǒng)將不能發(fā)生振動。,4、實際的振動一定是阻尼振動,二、阻尼振動及其圖象：,3、阻尼振動過程中：周期和頻率不變。,4,思考：,用周期性的外力作用于振動系統(tǒng)，通過外力對系統(tǒng)做正功，補償系統(tǒng)機械能的損耗，使系統(tǒng)持續(xù)地振動下去。,怎樣才能使受阻力的振動的物體的振幅不變，而一直振動下去呢？,5,1、驅(qū)動力：,作用于振動系統(tǒng) ，使系統(tǒng)能持續(xù)振動下去的周期性外力叫做驅(qū)動力,2、受迫振動：,物體做受迫振動時,振動穩(wěn)定后的頻率等于驅(qū)動力的頻率,跟物體的固有頻率無關(guān)。,三、受迫振動,物體在周期性驅(qū)動力作用下所做的振動叫受迫振動。,物體做受迫振動的振幅由驅(qū)動力頻率和物體的固有頻率共同決定：兩者越接近

3、，受迫振動的振幅越大，兩者相差越大受迫振動的振幅越小。,3、規(guī)律：,6,教材P14,觀看視頻,7,1.定義:當驅(qū)動力的頻率跟物體的固有頻率相等時，受迫振動的振幅最大，這種現(xiàn)象叫共振。,2.條件：f驅(qū) = f固,3.共振曲線:,當f驅(qū)=f固時，振幅由最大值。,f驅(qū)與f固越接近，受迫振動的振幅越大， f驅(qū)與f固相差越遠，受迫振動的振幅越小,發(fā)生共振時，一個周期內(nèi)，外界提供的能量等于系統(tǒng)克服阻力做功而消耗的能量。,四、共振,橫軸：表示驅(qū)動力的頻率 縱軸：表示受迫振動的振幅,8,受迫振動實例：,跳板在人走過時發(fā)生的振動,機器底座在機器運轉(zhuǎn)時發(fā)生的振動,聽到聲音時耳膜的振動,電磁打點計時器的振針所做的振

4、動, 輪船航行時要看波浪的撞擊方向而改變速度和大小,洗衣機正常工作時的振動。,9,生活中的共振現(xiàn)象,龍洗 盆,10,龍洗盆 古代用以盛水盥洗的器皿。傳說是明朝開國皇帝朱元璋為不愛洗臉的獨生子，召集全國的能工巧匠打制而成，為皇子的專用洗盆。后成為皇親國戚、才子佳人賞玩之物（中央電視臺中國一絕欄目曾介紹過），宮中奇寶，后來流落民間。若以手摩擦兩耳得法，產(chǎn)生共振，即可泛起水花，景象十分別致，后成為一種民間娛樂用品。經(jīng)現(xiàn)代振動與波的理論分析和實驗研究，這是薄殼圓柱體自激振蕩時的不同振型所致。 “龍洗”是我國著名文物之一, 現(xiàn)代工藝制作的仿品，在許多旅游景點均可見到, “龍洗”也稱“金盆洗手”、“聚寶盆

5、”，用青銅鑄成。盆沿圖案由回紋和龍紋構(gòu)成，盆底有四條龍，盆沿有兩只盆耳，倒了些清水到“龍洗”中，用手掌慢慢地去摩擦盆邊的提耳，霎時間，銅盆便可以發(fā)出嗡嗡之聲，其中盛的水便會起霧、震蕩、濺起層層浪花，隨著摩擦越來越快，水花也越?jīng)_越高，,11,1831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。,生活中的共振現(xiàn)象,軍隊過橋便步走,火車過橋慢行,12,1940 年11月7日美國的全長860米的Tocama懸索橋因在建成后的4個月就因風共振而坍塌 。,生活中的共振現(xiàn)象,13,美國有一農(nóng)場農(nóng)婦，習慣于用吹笛的方式招呼丈夫回家吃飯，可當她有一次吹笛時，居然發(fā)現(xiàn)樹上的毛毛

6、蟲紛紛墜地而死，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)生劇烈共振而死亡。,生活中的共振現(xiàn)象,14,唐朝時候洛陽某寺一僧人房中掛著的一件樂器，經(jīng)常莫名其妙地自動鳴響，僧人因此驚恐成疾，四處求治無效。他有一個朋友是朝中管音樂的官員，聞訊特去看望他。這時正好聽見寺里敲鐘聲，那件樂器又隨之作響。于是朋友說：你的病我可以治好，因為我找到你的病根了。只見朋友找到一把鐵銼，在樂器上銼磨幾下，樂器便再也不會自動作響了。,生活中的共振現(xiàn)象,15,微波爐加熱原理:食物中水分子的振動頻率約為2500MHz ，具有大致相同頻率的電磁波稱

7、為 “微波” 。微波爐加熱食品時，爐內(nèi)產(chǎn)生很強的振蕩電磁場，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，極大地提高了加熱效率。,生活中的共振現(xiàn)象,16,共振的防止和應用,1、防止,使驅(qū)動力的頻率與物體的固有頻率不同，而且相差越大越好。,2、應用,使驅(qū)動力的頻率接近或等于振動物體的固有頻率。,為什么：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，就會因共振而引起雪崩，其后果十分嚴重。,17,18,小結(jié),2、受迫振動：物體在周期性驅(qū)動力作用下的振動。,物體做受迫振動時，振動穩(wěn)定后的頻

8、率等于驅(qū)動力的頻率，跟物體的固有頻率無關(guān)。,3、共振: 當驅(qū)動力的頻率跟物體的固有頻率相等時，受迫振動的振幅最大，這種現(xiàn)象叫共振。,1、阻尼振動：振幅(能量)逐漸減小的振動。,A、利用共振時：應使驅(qū)動力的頻率f接近或等于振動物體的固有頻率f0,B、防止共振時：應使驅(qū)動力的頻率f與物體的固有頻率f0不同，而且相差越大越好,19,例1：如圖，A球振動后，通過水平細繩迫使B、C振動，下面說法中正確的是（ ） A、只有A、C振動周期相等 B、A、B、C的振幅一樣大 C、C的振幅比B的振幅大 D、A、B、C的振動周期相等,CD,例2：支持列車車廂的彈簧固有頻率為2Hz，若列車行駛在每根長為12.5m的鐵

9、軌連成的鐵道上，則當列車運行速度多大時，車廂振動的劇烈程度最大？,（ 25m/s ),20,例3：關(guān)于受迫振動，以下說法中正確的是(BD) A是在一恒力作用下的振動 B振動頻率可能大于或小于系統(tǒng)的固有頻率 C振動頻率一定等于固有頻率 D振動頻率一定等于驅(qū)動力的頻率,例4：關(guān)于共振的防止和利用，應做到（ ） A、利用共振時，應使驅(qū)動力的頻率接近或等于振動物體的固有頻率 B、利用共振時，應使驅(qū)動力的頻率大于或小于振動物體的固有頻率 C、防止共振危害時，應盡量使驅(qū)動力的頻率接近或等于振動物體的固有頻率 D、防止共振危害時，應使驅(qū)動力的頻率遠離振動物體的固有頻率,AD,21,1、下列說法中正確的是（

10、） A、某物體做自由振動時，其振動頻率與振幅無關(guān) B、某物體做受迫振動時，其振動頻率與固有頻率無關(guān) C、某物體發(fā)生共振時的頻率就是其自由振動的頻率 D、某物體發(fā)生共振時的振動就是無阻尼振動,ABC,2、實際的振動系統(tǒng)做阻尼振動時，它的（ ） A、周期越來越小 B、位移越來越小 C、振幅越來越小 D、機械能越來越小,CD,22,3、把一個篩子用四根彈簧支起來，篩子上裝一個電動偏心輪，它每轉(zhuǎn)一周，給篩子一個驅(qū)動力，這就做成了一個共振篩。不開電動機讓這個篩子自由振動時，完成20次全振動用15s；在某電壓下，電動偏心輪的轉(zhuǎn)速是88r/min。已知增大電動偏心輪的電壓可以使其轉(zhuǎn)速提高，而增加篩子的總質(zhì)量

11、可以增大篩子的固有周期。為使共振篩的振幅增大，以下做法正確的是（ ） A.降低輸入電壓 B.提高輸入電壓 C.增加篩子質(zhì)量 D.減小篩子質(zhì)量,AD,23,4、如圖所示，在曲軸A上懸掛一個彈簧振子，如果不轉(zhuǎn)動把手B而用手拉振子，放手后讓其上下振動，其作30次全振動所用的時間是15s.如果勻速轉(zhuǎn)動把手，彈簧振子也可上下振動.若把手以30r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動，當彈簧振子的振動穩(wěn)定后，它的振動周期為 s.,2,24,B,25,6.如圖所示，在一根張緊的水平繩上，懸掛有 a、b、c、d、e五個單擺，讓a 擺略偏離平衡位置后無初速釋放，在垂直紙面的平面內(nèi)振動；接著其余各擺也開始振動。下列說法中正確的有：（ ） A.其余各擺的振幅大小不同，c擺的振幅最大 B.其余各擺的振動周期不同，c擺的周期最長 C.其余各擺的振動周期與a擺相同 D.其余各擺均做自由振動,AC,26,7.將一測力傳感器連接到計算機上就可以測量快速變化的力，下圖甲中O點為單擺的懸點，現(xiàn)將小球（可視為質(zhì)點）拉到A點，此時細線處于張緊狀態(tài)，釋放擺球，則擺球在豎直平面內(nèi)的ABC之間來回擺動，其中B點為運動中最低位置。AOB=COB=，小于50且是未知量，下圖乙表示計算機得到細線對擺球的拉力大小F隨時間變化的曲線且圖中t=0時刻為擺球從A點開始運動的時刻，據(jù)力學規(guī)律和題中信息（g取10m/s2）. 求:(1)單擺的周期,擺長