2.5 阻尼振动 受迫振动 课件-2022-2023学年高二上学期物理教科版（2019）选择性必修第一册

“洗”是古代盥洗用的脸盆，多用青铜铸成，现代亦有许多仿制的工艺品。倒些清水在其中，用手掌慢慢摩擦盆耳，盆就会发出嗡嗡声，到一定节奏时还会溅起层层水花。这是为什么？ 第5节 阻尼振动 受迫振动 一、自由振动、阻尼振动 1、自由振动（free vibration） ：系统不受外力作用，只在自身回复力作用下的振动， 称为自由振动。 自由振动的频率，叫做系统的固有频率，固有频率由系统本身的特征决定。 理想情况下（即不受任何阻力，没有任何能量损耗）振幅保持不变，叫作无阻尼振动。 2、阻尼振动（damped vibration） ：系统在振动过程中受到阻力的作用，振动逐渐消逝，振动能量逐步转变为其他能量，这种振动叫做阻尼振动. 4 阻尼振动最终要停下来，那么怎样才能使物体持续的振动下去？ 二、受迫振动 1、驱动力（driving force） ：作用在振动系统上的周期性外力 2、受迫振动（forced vibration）：系统在驱动力作用下的振动 结论： 物体做受迫振动时，振动稳定后的频率等于驱动力的频率，跟物体自身的固有频率无关。 列举生活中哪些振动是受迫振动？ ①跳板在人走过时发生的振动 ②机器底座在机器运转时发生的振动 ③听到声音时耳膜的振动 ④电磁打点计时器的振针所做的振动 改变驱动力频率，振幅是否在改变？ “洗”是古代盥洗用的脸盆，倒些清水在其中，用手掌慢慢摩擦盆耳，盆就会嗡嗡作声，到一定节奏时还会溅起层层水花。这是为什么？ 三、共振 1、共振（resonance）：当驱动力 的频率等于固有频率时，物体做受迫振动的振幅达到最大值，这种现象叫做共振。驱动力的频率跟固有频率相差越大，振幅越小。 2、共振曲线： 受迫振动振幅与驱动力频率的关系 实验分析 谁提供驱动力 谁受迫振动 谁共振 分析过程 8 2、共振的应用与防止 1940年11月7日美国Tocama悬索桥因共振而坍塌 总之，在需要利用共振时，应使驱动力的频率接近或等于振动系统的固有频率；在需要防止共振时，应使驱动力的频率远离振动系统的固有频率。 酒杯发生共振 台北101大厦 上海中心大厦 1、下列说法正确的是________。 A．在同一地点，单摆做简谐振动的周期的平方与其摆长成正比 B．弹簧振子做简谐振动时，振动系统的势能与动能之和保持不变 C．在同一地点，当摆长不变时，摆球质量越大，单摆做简谐振动的周期越小 D．系统做稳定的受迫振动时，系统振动的频率等于周期性驱动力的频率 E．已知弹簧振子初始时刻的位置及其振动周期，就可知振子在任意时刻运动速度的方向 2、一弹簧振子做受迫振动时的振幅与驱动力频率的关系如图所示。下 列说法正确的是( ) A.假如让振子自由振动，它的频率为 f2 B.驱动力的频率为 f2 时，振子处于共振状态 C.驱动力的频率为 f3 时，振子的振动频率为 f3 D.振子做自由振动时，频率可能为 f1、f2 和 f3 3、把一个筛子用四根弹簧支撑起来，筛子 上装一个电动偏心轮，它每转一周，给筛子一个驱动力，这就做成了一个共振筛，如图甲所示。该共振筛的共振曲线如图乙所示。 已知增大电压，可使偏心轮转速提高，增加筛子质量，可增大筛子的固有周期。现在，在某电压下偏心轮的转速是 54 r/min。为了使筛子的振幅增大，请提出两种方案。 4、如图所示，质量相同的四个摆球悬于同一根横线上，四个摆的摆长分别为l1=2m，l2=1.5m，l3=1.5m，l4=0.5m。现以摆3为驱动摆，让摆3振动，使其余三个摆也振动起来，则摆球振动稳定后（ ） A．摆1的振幅一定最大 B．摆4的周期一定最短 C．四个摆的振幅相同 D．四个摆的周期相同 5、一个单摆做受迫振动，其共振曲线（振幅A与驱动力的频率f的关系）如图所示，则 （ ） A．此单摆的固有周期约为0.5s B．此单摆的摆长约为1m C．该单摆做受迫振动的振幅一定为8cm D．该单摆做自由振动的振幅一定为8cm E．若摆长增大，单摆的固有频率增大 F．若摆长增大，共振曲线的峰将向右移动 6、如图所示为两个单摆受迫振动中的共振曲线，则下列说法正确的是 ( ) A.两个单摆的固有周期之比为T1:T2=2:5 B.若两个受迫振动是在地球上同一地点进行，则两个摆长之比为L1:L2=4:25 C.图线Ⅱ若是在地球地面上完成的，则该摆摆长约为1m D.若两个受迫振动分别在月球上和地球上进行，且摆长相等，则图线Ⅱ是月球上的单摆的共振曲线 共振筛、声音的共鸣等 机械工作时底座发生的振动 弹簧振子或单摆(θ≤5°) 常见例子 振动物体获得的能量最大 由产生驱动力的物体提供 振动物体的机械