四川省天全中学高中物理 1.4 阻尼振动 受迫振动课件 教科版选修34.ppt

第四节阻尼振动受迫振动 先学后教 阅读第4节p13 161 什么是阻尼振动 什么是自由振动 什么是固有频率 什么是驱动力 什么是受迫振动 什么是共振动 2 受迫振动的频率等于多少 3 发生共振的条件是什么 4 当f驱 固时 物体做受迫振动的 最大 一 固有周期和固有频率 振动系统在自身结构影响下的振动 固有振动 固有周期 由自身结构所决定的周期t0 固有频率 由自身结构所决定的频率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 振动系统在阻尼 摩擦或其他阻力 作用下的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 实际的振动一定是阻尼振动 二 阻尼振动及其图象 思考 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 怎样才能使受阻力的振动的物体的振幅不变 而一直振动下去呢 三 受迫振动 1 驱动力 又叫策动力 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 受迫振动的频率 受迫振动的频率与物体的固有频率无关 但是如果驱动力的频率接近或等于物体的固有频率时 振动物体的振幅将达到最大 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 3 受迫振动的规律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 4 声音的共振现象 共鸣 共振筛的原理示意图 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 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 共振的应用和防止 微波炉加热原理 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 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 轮船航行时要看波浪的撞击方向而改变速度和大小 洗衣机把衣服脱水完毕切断电源后 电动机由于惯性还要转一会儿才能停下来 在这个过程中 洗衣机的振动剧烈程度有变化 其中有一阵子最剧烈 试分析这一现象 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 4 如图所示是一个单摆的共振曲线 求 1 单摆的摆长l g取9 8m s2 2 若摆长减小 共振曲线的峰将怎样移动 为什么 课堂练习 5 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 每经过一个凸起 将引起车身的振动 如果汽车经过相临凸起的时间间隔刚好等于车身体系的固有周期t 1 5s 则由凸起施与车的驱动力 冲击力的频率等于固有频率 车达到共振状态 颠簸最剧烈 分析解答 6 如图所示 在曲轴a上悬挂一个弹簧振子 如果不转动把手b 而用手向下拉振子小球m 放开手后 让小球上