阻尼振动和受迫振动(经典1)ppt课件.ppt

1、教师寄语,既然选择了远方，便只顾风雨兼程。没有人能回到过去，唯有勇敢面对往后的人生，才是给予当初那个义无反顾的自己最好的礼物。,1,1.4 阻尼振动 受迫振动,2,一.自由振动及其图象：,1、自由振动（无阻尼振动）:系统不受外力作用，也不受任何阻力，只在自身回复力作用下的振动称为自由振动。,2、自由振动的频率，叫做系统的固有频率。自由振动的周期叫做系统的固有周期。,弹簧振子：,单 摆：,固有周期和固有频率：由系统本身的特征决定，与振幅无关。,3,1、阻尼振动：系统振动过程中受到阻力作用，振动逐渐消失，振动能量逐步转变为其他能量。这种振动叫做阻尼振动。,2、振动系统受到的阻尼越大，振幅减小得越快

2、，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：,3、阻尼振动过程中：周期和频率不变。,4,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？,5,1、驱动力：,作用于振动系统 ，使系统能持续振动下去的周期性外力叫做驱动力,2、受迫振动：,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。,三、受迫振动,物体在周期性驱动力作用下所做的振动叫受迫振动。,物体做受迫振动的振幅由驱动力频率和物体的固有频率共同决定：两者越接近

3、，受迫振动的振幅越大，两者相差越大受迫振动的振幅越小。,3、规律：,6,教材P14,观看视频,7,1.定义:当驱动力的频率跟物体的固有频率相等时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫共振。,2.条件：f驱 = f固,3.共振曲线:,当f驱=f固时，振幅由最大值。,f驱与f固越接近，受迫振动的振幅越大， f驱与f固相差越远，受迫振动的振幅越小,发生共振时，一个周期内，外界提供的能量等于系统克服阻力做功而消耗的能量。,四、共振,横轴：表示驱动力的频率 纵轴：表示受迫振动的振幅,8,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

4、动, 轮船航行时要看波浪的撞击方向而改变速度和大小,洗衣机正常工作时的振动。,9,生活中的共振现象,龙洗 盆,10,龙洗盆 古代用以盛水盥洗的器皿。传说是明朝开国皇帝朱元璋为不爱洗脸的独生子，召集全国的能工巧匠打制而成，为皇子的专用洗盆。后成为皇亲国戚、才子佳人赏玩之物（中央电视台中国一绝栏目曾介绍过），宫中奇宝，后来流落民间。若以手摩擦两耳得法，产生共振，即可泛起水花，景象十分别致，后成为一种民间娱乐用品。经现代振动与波的理论分析和实验研究，这是薄壳圆柱体自激振荡时的不同振型所致。 “龙洗”是我国著名文物之一, 现代工艺制作的仿品，在许多旅游景点均可见到, “龙洗”也称“金盆洗手”、“聚宝盆

5、”，用青铜铸成。盆沿图案由回纹和龙纹构成，盆底有四条龙，盆沿有两只盆耳，倒了些清水到“龙洗”中，用手掌慢慢地去摩擦盆边的提耳，霎时间，铜盆便可以发出嗡嗡之声，其中盛的水便会起雾、震荡、溅起层层浪花，随着摩擦越来越快，水花也越冲越高，,11,1831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,12,1940 年11月7日美国的全长860米的Tocama悬索桥因在建成后的4个月就因风共振而坍塌 。,生活中的共振现象,13,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

6、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,14,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,15,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

7、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,16,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。,为什么：登山运动员登山时严禁大声喊叫? 因为喊叫声中某一频率若正好与山上积雪的固有频率相吻合，就会因共振而引起雪崩，其后果十分严重。,17,18,小结,2、受迫振动：物体在周期性驱动力作用下的振动。,物体做受迫振动时，振动稳定后的频

8、率等于驱动力的频率，跟物体的固有频率无关。,3、共振: 当驱动力的频率跟物体的固有频率相等时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫共振。,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,19,例1：如图，A球振动后，通过水平细绳迫使B、C振动，下面说法中正确的是（ ） A、只有A、C振动周期相等 B、A、B、C的振幅一样大 C、C的振幅比B的振幅大 D、A、B、C的振动周期相等,CD,例2：支持列车车厢的弹簧固有频率为2Hz，若列车行驶在每根长为12.5m的铁

9、轨连成的铁道上，则当列车运行速度多大时，车厢振动的剧烈程度最大？,（ 25m/s ),20,例3：关于受迫振动，以下说法中正确的是(BD) A是在一恒力作用下的振动 B振动频率可能大于或小于系统的固有频率 C振动频率一定等于固有频率 D振动频率一定等于驱动力的频率,例4：关于共振的防止和利用，应做到（ ） A、利用共振时，应使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率 B、利用共振时，应使驱动力的频率大于或小于振动物体的固有频率 C、防止共振危害时，应尽量使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率 D、防止共振危害时，应使驱动力的频率远离振动物体的固有频率,AD,21,1、下列说法中正确的是（

10、） A、某物体做自由振动时，其振动频率与振幅无关 B、某物体做受迫振动时，其振动频率与固有频率无关 C、某物体发生共振时的频率就是其自由振动的频率 D、某物体发生共振时的振动就是无阻尼振动,ABC,2、实际的振动系统做阻尼振动时，它的（ ） A、周期越来越小 B、位移越来越小 C、振幅越来越小 D、机械能越来越小,CD,22,3、把一个筛子用四根弹簧支起来，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。不开电动机让这个筛子自由振动时，完成20次全振动用15s；在某电压下，电动偏心轮的转速是88r/min。已知增大电动偏心轮的电压可以使其转速提高，而增加筛子的总质量

11、可以增大筛子的固有周期。为使共振筛的振幅增大，以下做法正确的是（ ） A.降低输入电压 B.提高输入电压 C.增加筛子质量 D.减小筛子质量,AD,23,4、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而用手拉振子，放手后让其上下振动，其作30次全振动所用的时间是15s.如果匀速转动把手，弹簧振子也可上下振动.若把手以30r/min的转速匀速转动，当弹簧振子的振动稳定后，它的振动周期为 s.,2,24,B,25,6.如图所示，在一根张紧的水平绳上，悬挂有 a、b、c、d、e五个单摆，让a 摆略偏离平衡位置后无初速释放，在垂直纸面的平面内振动；接着其余各摆也开始振动。下列说法中正确的有：（ ） A.其余各摆的振幅大小不同，c摆的振幅最大 B.其余各摆的振动周期不同，c摆的周期最长 C.其余各摆的振动周期与a摆相同 D.其余各摆均做自由振动,AC,26,7.将一测力传感器连接到计算机上就可以测量快速变化的力，下图甲中O点为单摆的悬点，现将小球（可视为质点）拉到A点，此时细线处于张紧状态，释放摆球，则摆球在竖直平面内的ABC之间来回摆动，其中B点为运动中最低位置。AOB=COB=，小于50且是未知量，下图乙表示计算机得到细线对摆球的拉力大小F随时间变化的曲线且图中t=0时刻为摆球从A点开始运动的时刻，据力学规律和题中信息（g取10m/s2）. 求:(1)单摆的周期,摆长