黑龙江省穆棱市朝鲜族学校高中物理《11.5 外力作用下的振动》课件 新人教版选修34.ppt

第五节外力作用下的振动 一 固有周期和固有频率 振动系统不受外力作用的振动 固有振动 固有周期 固有振动的周期t0 固有频率 固有振动的频率f0 物体的振动周期与频率由振动物体本身性质决定的 与振幅无关 如 弹簧振子 单摆 1 阻尼振动 振幅逐渐减小的振动 2 阻尼振动的图像 3 振动系统受到的阻尼越大 振幅减小得越快 阻尼过大时 系统将不能发生振动 4 实际的自由振动一定是阻尼振动 二 阻尼振动及其图象 思考 用什么方法才能得到持续的振动呢 用周期性的外力作用于振动系统 通过外力对系统做正功 补偿系统机械能的损耗 使系统持续地振动下去 三 受迫振动 1 驱动力 维持受迫振动的周期性外力 2 受迫振动 物体在外界驱动力作用下的振动 思考 物体做受迫振动时 振动稳定后的频率与什么有关 物体做受迫振动时 振动稳定后的频率等于驱动力的频率 跟物体的固有频率无关 3 受迫振动的特点 四 共振 1 定义 驱动力的频率f等于物体的固有频率f0时 受迫振动的振幅最大 这种现象叫做共振 固 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 横轴 表示驱动力的频率 纵轴 表示受迫振动的振幅 2 共振曲线 共鸣 生活中的共振现象 共振筛 生活中的共振现象 龙洗盆 1831年 一队骑兵通过曼彻斯特附近的一座便桥时 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 军队过桥便步走 火车过桥慢行 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 唐朝时候 洛阳某寺一僧人房中挂着的一件乐器 经常莫名其妙地自动鸣响 僧人因此惊恐成疾 四处求治无效 他有一个朋友是朝中管音乐的官员 闻讯特去看望他 这时正好听见寺里敲钟声 那件乐器又随之作响 于是朋友说 你的病我可以治好 因为我找到你的病根了 只见朋友找到一把铁锉 在乐器上锉磨几下 乐器便再也不会自动作响了 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 生活中的共振现象 古希腊的学者阿基米德曾豪情万丈地宣称 给我一个支点 我能撬动地球 而现代的美国发明家特士拉更是 牛气 他说 用一件共振器 我就能把地球一裂为二 五 共振的防止和应用 1 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 2 应用 使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率 小结 2 受迫振动 物体在外界驱动力作用下的振动 物体做受迫振动时 振动稳定后的频率等于驱动力的频率 跟物体的固有频率无关 3 共振 驱动力的频率接近物体的固有频率时 受迫振动的振幅增大的现象 1 阻尼振动 振幅 能量 逐渐减小的振动 a 利用共振时 应使驱动力的频率f接近或等于振动物体的固有频率f0 b 防止共振时 应使驱动力的频率f与物体的固有频率f0不同 而且相差越大越好 1 如图所示 是用来测量各种发动机转速的转速计原理图 在同一铁支架nm上焊有固有频率依次为80hz 60hz 40hz 20hz的四个钢片a b c d 将m端与正在转动的电动机接触 发现b钢片振幅最大 则电动机转速为 r min a b c d此时振动频率为 3600 60hz 课堂练习 2 如图所示演示装置 一根张紧的水平绳上挂着四个单摆 让b摆摆动 其余各摆也摆动起来 可以发现 a 各摆摆动的周期均与b摆相同b a摆摆动周期最短c c摆摆动周期最长d c摆振幅最大 a 课堂练习 3 a b两个弹簧振子 a固有频率为f b固有频率为4f 若它们均在频率为3f的驱动力作用下做受迫振动 则 a 振子a的振幅较大 振动频率为f b 振子b的振幅较大 振动频率为3f c 振子a的振幅较大 振动频率为3f d 振子b的振幅较大 振动频率为4f b 课堂练习 课堂练习 4 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 设车速为v 每经过