外力作用下的振动

1、第第 5 节节一、固有周期和固有频率一、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：固有振动的周期固有频率：固有振动的频率振动系统因克服摩擦力和其他阻力做功，而使振动振动系统因克服摩擦力和其他阻力做功，而使振动能量或振幅随时间逐渐减小的振动。能量或振幅随时间逐渐减小的振动。二、阻尼振动及其图象：二、阻尼振动及其图象：说明说明:1 阻尼振动振幅减小的快慢跟所受阻尼的大小有阻尼振动振幅减小的快慢跟所受阻尼的大小有关关,阻尼越大振幅减小的越快阻尼越大振幅减小的越快.2 阻尼振动时阻尼振动时,振幅虽不断减小振幅虽不断减小,但频率不变但频率不变.3 阻尼振动若在一段阻尼振动若在一段

2、不太长的时间内振幅没有明显的不太长的时间内振幅没有明显的减小减小,可当作简谐运动可当作简谐运动.例例1 假如空气阻力不可忽略假如空气阻力不可忽略,单摆在单摆在摆动过程中摆动过程中,总是减小的物理量为总是减小的物理量为:A 振幅振幅 B 位移位移 C 周期周期 D 机械能机械能一、受迫振动一、受迫振动2、驱动力：维持受迫振动的周期性外力1、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?3、物体做受迫振动时，振动稳定后的频率等于振动稳定后的频率等于驱动力的频率驱动力的频率，跟物体的固有频率无关二、共振二、共振1、定义：驱动力的频率接近物体的固有频率时，受

3、迫振动的振幅增大，这种现象叫做共振。固2、共鸣共鸣箱共鸣箱共鸣箱共鸣箱 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。 三、共振的应用和防止三、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

4、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。 1940年，美国的全长860米的塔柯姆大桥因大风引起的共振而塌毁 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。 例2、汽车的车身是装在弹簧上的，如果这个系统的固有周期是1.3s，汽车在一条起伏不平的路上行驶，路上各凸起处大约都是相隔8m，汽车以多大速度行驶时，车身上下颠簸得最剧烈？分析受迫振动时分析受迫振动时,弄清驱动力的来源弄清驱动力的来源,明确受迫振动的固有频率和驱动力明确受迫振动的固有频率和驱动力的频率的关系是解决问题的关键的频率的关系是解决问题的关键.例例3 如图是一单摆的共振曲线如图是一单摆的共振曲线,1 估计此单摆的摆长估计此单摆的摆长2 若摆长增大若摆长增大,则共振曲线的最大值怎样移动则共振曲线的最大值怎样移动.0.20.40.60.02要点预览要点预览:外力作用下的振动外力作用下的振动:1阻尼振动阻尼振动:振幅逐渐减小的振动振幅逐渐减小的振动2受迫振动受迫振动:受迫振动的频率等于驱动力的频