《黑龙江省虎林市高级中学高中物理选修3-4课件：11.5外力作用下的振动》由会员分享，可在线阅读，更多相关《黑龙江省虎林市高级中学高中物理选修3-4课件：11.5外力作用下的振动（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、11 5外力作用下的振动 1 弹簧振子的周期与劲度系数和小球的质量有关 与振幅无关2 单摆振动的周期公式单摆周期与摆长和重力加速度有关 与振幅和质量无关 定义 振动系统不受外力的作用 此时的振动叫做固有振动 其振动频率称为固有频率 条件 在振动方向只受回复力作用能量 机械能守恒振幅 振幅不变 现实生活中是否存在固有振动 一 固有周期和固有频率 等幅振动 当系统受到阻力的作用时 我们说振动受到了阻尼 称为阻尼振动 能量 机械能转化为内能图象 振幅逐渐减小 实际的自由振动一定是阻尼振动 2 阻尼振动的图象 问题1 振幅减小的快慢与什么有关 振幅减小的快慢跟所受的阻尼有关 阻尼越大 振幅减小得越快
2、问题2 物体在做阻尼振动时的周期或频率如何变化 物体做阻尼振动时周期频率不变 振动的固有周期 频率由自身的结构特点决定 在实际问题中 阻尼振动若在一段不太长的时间内振幅没有明显的减小 可认为是等幅振动 思考 用什么方法才能得到持续的振动呢 比如我们在荡秋千的时候 如何能让秋千一直摆动呢 施加外力 补偿损失的能量 驱动力 三 受迫振动 1 驱动力 作用在振动系统上的周期性外力2 受迫振动 系统在驱动力作用下的振动 请举出你所知道的受迫振动的例子 条件 受到驱动力能量 机械能转化为内能 其他能转化为机械能 受迫振动的频率跟什么有关呢 受迫振动实例 跳板在人走过时发生的振动 机器底座在机器运转时发生
3、的振动 听到声音时耳膜的振动 电磁打点计时器的振针所做的振动 思考 3 受迫振动的特点 1 物体做受迫振动时 振动稳定后的频率总等于驱动力的频率 与系统的固有频率无关 2 但物体做受迫振动的振幅是否与物体的固有频率有联系呢 实验研究 四 共振 1 定义 驱动力的频率等于系统的固有频率时 受迫振动的振幅最大 这种现象叫做共振 2 共振曲线 横轴 表示驱动力的频率 纵轴 表示受迫振动的振幅 图象的意义 f驱 f固时 振幅有最大值f驱与f固差别越大时 振幅越小 声音的共振现象 音叉下面所装的空箱 五 共振的应用和防止 测量发动机转速的转速计 共振筛 1 共振的应用 发动机的转速计原理图 微波炉加热原
4、理 食物中水分子的振动频率约为2500MHz 具有大致相同频率的电磁波称为 微波 微波炉加热食品时 炉内产生很强的振荡电磁场 使食物中的水分子作受迫振动 发生共振 将电磁辐射能转化为内能 从而使食物的温度迅速升高 微波加热是对物体内部的整体加热 极大地提高了加热效率 生活中的共振现象 美国有一农场农妇 习惯于用吹笛的方式招呼丈夫回家吃饭 可当她有一次吹笛时 居然发现树上的毛毛虫纷纷坠地而死 惊讶之余 她到自己的果园吹了几个小时 一下子将果树上的毛毛虫收拾的一干二净 究其原因 还是笛子发出的声音引起毛毛虫内脏发生剧烈共振而死亡 军队过桥便步走 火车过桥慢行 1831年 一队骑兵通过曼彻斯特附近的
5、一座便桥时 由于马蹄节奏整齐 桥梁发生共振而断裂 生活中的共振现象 1940年 美国的全长860米的塔柯姆大桥在建成后的4个月就因风共振而倒塌 生活中的共振现象 共振的防止 使驱动力的频率与物体的固有频率不同 而且相差越大越好 1 军队 火车过桥时要放慢速度 2 机器运转时为了防止共振要调节转速或者在振动物体底座加防振垫 3 装修剧场 房屋时使用吸声材料等 5 简谐运动 阻尼振动与受迫振动的区别简谐运动是一种理想化的模型 物体运动过程中的一切阻力都不考虑 阻尼振动却考虑阻力的影响 是更实际的一种运动 而受迫振动则是物体做阻尼振动时受到周期性驱动力作用下的振动 三者对比列表如下 特别提醒 1 阻尼振动中振幅虽逐渐减小 但振动的频率不会变化 此频率称为固有频率 由振动系统决定 2 受迫振动中 若驱动力给系统补充的能量与系统因振动阻尼消耗的能量相等 物体做等幅振动 但此振动不是简谐运动 汽车的车身是装在弹簧上的 如果这个系统的固有周期是1 5s 汽车在一条起伏不平的路上行驶 路上各凸起处大约都相隔8m 汽车以多大速度行驶时 车身上下颠簸得最剧烈
