1、第1节 外力作用下的振动 第十一章 机械振动 人教版高中物理选修3-4 2.振动的能量与振幅有关，振幅越大，振动的能量越大 1.简谐运动中动能和势能在发生相互转化，但机械能的总量保持 不变，即机械能守恒。 复习引入 （1）弹簧振子: 弹簧振子简谐运动的周期和频率只由振动系统本身的因素决定，与振幅无关. （2）单摆： 单摆做简谐运动的周期跟摆长的平方根成正比，跟重力加速度的平方根成 反比，跟振幅、摆球的质量无关。 简谐运动的两种模型 【归纳总结】两种模型的共同点： 1、只受振动系统的内力作用 2、机械能守恒 3、振动频率只与系统本身因素有关。 如果振动系统不受外力作用,此时的振动叫做自由振动,也
2、叫固有振动,其振动频率 称为固有频率. 在自由振动的简谐运动中动能和势能在发生相互转化，但机械能的总量保持不 变，即机械能守恒。 简谐运动的两种模型 （1）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。 （2）条件：在振动方向只受回复力作用 （3）能量：机械能守恒 （4）图像：振幅不变 4、固有周期和固有频率 简谐运动的两种模型 【思考】：现实生活中是否存在简谐运动？ 若振动过程中存在阻力，它的振幅又发生如何变化呢？ 简谐运动的两种模型 实际振动情况： 当系统受到阻力的作用时，我们说振动受到了阻尼。 （1）条件：受到阻力 （2）能量：机械能转化为内能 （3）图
3、象：振幅逐渐减小 阻尼振动 定义：振幅逐渐减小的振动，叫阻尼振动。 思考1：为什么做阻尼振动的物体，振幅要越来越小呢？ 思考2：用什么方法才能得到持续的振动呢？ 阻尼振动 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。若外力恰好补充系统 损失的机械能，则物体振动的振幅不变，称为等幅振动。 阻尼振动 1、驱动力：作用在振动物体上的周期性的外力。 2、受迫振动：物体在外界驱动力作用下的振动。 3、受迫振动实例： 跳板在人走过时发生的振动 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 机器底座在机器运转时发生的振动 受迫振动的快慢（频率周期
4、）跟什么有关呢? 受迫振动 实验研究 受迫振动 结论1： 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。 思考：物体做受迫振动的振幅是否与物体的固有频率也无关呢? 结论2： 驱动力的频率等于振动物体的固有频率时，振幅最大； 驱动力的频率跟固有频率相差越大，振幅越小。 受迫振动 驱动力的频率等于物体的固有频率时，受迫振动的振幅最大，这种现 象叫做共振。 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 共振 共振现象举例： 声音击碎玻璃杯： 当声音的频率与酒杯的固有频率相等 时，酒杯由于共振而爆裂。 共振 共振的应用和防止 测量发动机转速
5、的转速计 共振筛 共振的应用： 使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率 共振 1940年，美国全长860米的塔柯姆大桥因大风而塌毁 共振 桥桥 梁梁 的的 共共 振振 现现 象象 共振 共振的防止： 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一座便桥时，由于马蹄节 奏整齐，桥梁发生共振而断裂。 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 共振 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. 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。
6、 共振 【典例1】在飞机的发展史中有一个阶段，飞机上天后不久，飞机的机翼(翅膀) 很快就抖动起来，而且越抖越厉害后来人们经过了艰苦的探索，利用在飞机 机翼前缘处装置一个配重杆的方法，解决了这一问题在飞机机翼前装置配重 杆的目的主要是( ) A加大飞机的惯性 B使机体更加平衡 C使机翼更加牢固 D改变机翼的固有频率 D 典型例题 【典例2】AB两个弹簧振子,A的固有频率为f,B的固有频率为 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的振动幅度较大,振动频率为f B.振子B的振动幅度较大,振动频率为3f C.振子A的振动幅度较大,振动频率为3f D.振子B的振动幅度较大,振动频率为4f B 典型例题 1、受迫振动：物体在外界驱动力作用下的振动 2、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、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，这 种现象叫做共振。 4、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 ； 防止共振时，应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 课堂小结