第四節(jié)阻尼振動(dòng)受迫振動(dòng)北川中學(xué)唐高平第1頁先學(xué)后教—閱讀第4節(jié)P13-161.什么是阻尼振動(dòng)？什么是自由振動(dòng)？什么是固有頻率？什么是驅(qū)動(dòng)力?

什么是受迫振動(dòng)？什么是共振動(dòng)？2.受迫振動(dòng)頻率等于多少？3.發(fā)生共振條件是什么？4.當(dāng)f驅(qū)＝ｆ固時(shí)，物體做受迫振動(dòng)___最大。第2頁一、固有周期和固有頻率振動(dòng)系統(tǒng)在本身結(jié)構(gòu)影響下振動(dòng)固有振動(dòng)：固有周期：由本身結(jié)構(gòu)所決定周期T0固有頻率：由本身結(jié)構(gòu)所決定頻率f0物體振動(dòng)周期與頻率由振動(dòng)物體本身性質(zhì)決定，與振幅無關(guān)。如：彈簧振子：單擺：第3頁1、阻尼振動(dòng)：振動(dòng)系統(tǒng)在阻尼（摩擦或其它阻力）作用下振幅逐步減小振動(dòng)2、阻尼振動(dòng)圖像3、振動(dòng)系統(tǒng)受到阻尼越大，振幅減小得越快，阻尼過大時(shí)，系統(tǒng)將不能發(fā)生振動(dòng)。4、實(shí)際振動(dòng)一定是阻尼振動(dòng)二、阻尼振動(dòng)及其圖象：第4頁思索：

用周期性外力作用于振動(dòng)系統(tǒng)，經(jīng)過外力對(duì)系統(tǒng)做正功，賠償系統(tǒng)機(jī)械能損耗，使系統(tǒng)連續(xù)地振動(dòng)下去。怎樣才能使受阻力振動(dòng)物體振幅不變，而一直振動(dòng)下去呢？第5頁三、受迫振動(dòng)1、驅(qū)動(dòng)力（又叫策動(dòng)力）：維持受迫振動(dòng)周期性外力2、受迫振動(dòng)：

物體在外界驅(qū)動(dòng)力作用下振動(dòng)思索：物體做受迫振動(dòng)時(shí),振動(dòng)穩(wěn)定后頻率與什么相關(guān)?第6頁物體做受迫振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)穩(wěn)定后頻率等于驅(qū)動(dòng)力頻率，跟物體固有頻率無關(guān)3、受迫振動(dòng)頻率受迫振動(dòng)頻率與物體固有頻率無關(guān)，不過假如驅(qū)動(dòng)力頻率靠近或等于物體固有頻率時(shí)，振動(dòng)物體振幅將到達(dá)最大.所以：受迫振動(dòng)振幅A與驅(qū)動(dòng)力f’振動(dòng)物體固有頻率之間關(guān)系相關(guān)，它們之間這種關(guān)系可用圖象來表示：這個(gè)圖象叫共振曲線（以下頁圖）.第7頁四、共振1、定義：驅(qū)動(dòng)力頻率f等于物體固有頻率f0時(shí)，受迫振動(dòng)振幅最大，這種現(xiàn)象叫做共振。固3、受迫振動(dòng)規(guī)律f驅(qū)=f固時(shí)，振幅有最大值，f驅(qū)與

f固差異越大時(shí)，振幅越小橫軸：表示驅(qū)動(dòng)力頻率縱軸：表示受迫振動(dòng)振幅2、共振曲線第8頁4、聲音共振現(xiàn)象——共鳴共鳴箱第9頁共鳴箱第10頁共振篩原理示意圖第11頁生活中共振現(xiàn)象龍洗盆第12頁1831年，一隊(duì)騎兵經(jīng)過曼徹斯特附近一座便橋時(shí)，因?yàn)轳R蹄節(jié)奏整齊，橋梁發(fā)生共振而斷裂。生活中共振現(xiàn)象軍隊(duì)過橋便步走,火車過橋慢行第13頁

共振現(xiàn)象危害1940

年11月7日美國全長860米Tocama

懸索橋因在建成后4個(gè)月就因風(fēng)共振共振而坍塌第14頁

唐朝時(shí)候洛陽某寺一僧人房中掛著一件樂器，經(jīng)常莫名其妙地自動(dòng)鳴響，僧人所以驚慌成疾，四處求治無效。他有一個(gè)朋友是朝中管音樂官員，聞?dòng)嵦厝ヌ酵＿@時(shí)恰好聽見寺里敲鐘聲，那件樂器又隨之作響。于是朋友說：你病我能夠治好，因?yàn)槲艺业侥悴「恕Ｖ灰娕笥颜业揭话谚F銼，在樂器上銼磨幾下，樂器便再也不會(huì)自動(dòng)作響了。生活中共振現(xiàn)象第15頁

美國有一農(nóng)場農(nóng)婦，習(xí)慣于用吹笛方式招呼丈夫回家吃飯，可當(dāng)她有一次吹笛時(shí)，竟然發(fā)覺樹上毛毛蟲紛紛墜地而死，詫異之余，她到自己果園吹了幾個(gè)小時(shí)，一下子將果樹上毛毛蟲收拾一干二凈，究其原因，還是笛子發(fā)出聲音引發(fā)毛毛蟲內(nèi)臟發(fā)生猛烈共振而死亡。生活中共振現(xiàn)象第16頁共振應(yīng)用和預(yù)防微波爐加熱原理:

食物中水分子振動(dòng)頻率約為2500MHz，含有大致相同頻率電磁波稱為“微波”。微波爐加熱食品時(shí)，爐內(nèi)產(chǎn)生很強(qiáng)振蕩電磁場，使食物中水分子作受迫振動(dòng)，發(fā)生共振，將電磁輻射能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，從而使食物溫度快速升高。微波加熱是對(duì)物體內(nèi)部整體加熱，極大地提升了加熱效率。

第17頁受迫振動(dòng)實(shí)例：①跳板在人走過時(shí)發(fā)生振動(dòng)②機(jī)器底座在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生振動(dòng)③聽到聲音時(shí)耳膜振動(dòng)④電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器振針?biāo)稣駝?dòng)⑤輪船航行時(shí)要看波浪撞擊方向而改變速度和大小⑥洗衣機(jī)把衣服脫水完成切斷電源后，電動(dòng)機(jī)因?yàn)閼T性還要轉(zhuǎn)一會(huì)兒才能停下來，在這個(gè)過程中，洗衣機(jī)振動(dòng)猛烈程度有改變，其中有一陣子最猛烈，試分析這一現(xiàn)象。第18頁五、共振預(yù)防和應(yīng)用1、預(yù)防

使驅(qū)動(dòng)力頻率與物體固有頻率不一樣，而且相差越大越好。2、應(yīng)用

使驅(qū)動(dòng)力頻率靠近或等于振動(dòng)物體固有頻率。第19頁小結(jié)：2、受迫振動(dòng)：物體在外界驅(qū)動(dòng)力作用下振動(dòng)

物體做受迫振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)穩(wěn)定后頻率等于驅(qū)動(dòng)力頻率，跟物體固有頻率無關(guān)。3、共振:驅(qū)動(dòng)力頻率靠近物體固有頻率時(shí)，受迫振動(dòng)振幅增大現(xiàn)象。1、阻尼振動(dòng)：振幅(能量)逐步減小振動(dòng)A、利用共振時(shí)：應(yīng)使驅(qū)動(dòng)力頻率f靠近或等于振動(dòng)物體固有頻率f0B、預(yù)防共振時(shí)：應(yīng)使驅(qū)動(dòng)力頻率f與物體固有頻率f0不一樣，而且相差越大越好第20頁1.如圖所表示，是用來測(cè)量各種發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速計(jì)原理圖。在同一鐵支架NM上焊有固有頻率依次為80Hz、60Hz、40Hz、20Hz四個(gè)鋼片a、b、c、d。將M端與正在轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)接觸，發(fā)覺b鋼片振幅最大，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為_______r/min，a、b、c、d此時(shí)振動(dòng)頻率為_________。360060Hz課堂練習(xí)第21頁2.如圖所表示演示裝置，一根張緊水平繩上掛著四個(gè)單擺，讓b擺擺動(dòng)，其余各擺也擺動(dòng)起來，能夠發(fā)覺（）

A.各擺擺動(dòng)周期均與b擺相同

B.a擺擺動(dòng)周期最短

C.c擺擺動(dòng)周期最長

D.c擺振幅最大A課堂練習(xí)第22頁3.A、B兩個(gè)彈簧振子,A固有頻率為f,B固有頻率為4f,若它們均在頻率為3f驅(qū)動(dòng)力作用下做受迫振動(dòng),則()A.振子A振幅較大,振動(dòng)頻率為fB.振子B振幅較大,振動(dòng)頻率為3fC.振子A振幅較大,振動(dòng)頻率為3fD.振子B振幅較大,振動(dòng)頻率為4fB課堂練習(xí)第23頁4、如圖所表示是一個(gè)單擺共振曲線，求：（1）單擺擺長L（g取9.8m/s2）（2）若擺長減小，共振曲線峰將怎樣移動(dòng)？為何？第24頁課堂練習(xí)5.汽車車身是裝在彈簧上，假如這個(gè)系統(tǒng)固有周期是1.5s，汽車在一條起伏不平路上行駛，路上各凸起處大約都相隔8m，汽車以多大速度行駛時(shí)，車身上下顛簸得最猛烈？

設(shè)車速為v，每經(jīng)過一個(gè)凸起，將引發(fā)車身振動(dòng)，假如汽車經(jīng)過相臨凸起時(shí)間間隔剛好等于車身體系固有周期T＝1.5s，則由凸起施與車驅(qū)動(dòng)力——沖擊力頻率等于固有頻率，車到達(dá)共振狀態(tài)，顛簸最猛烈。

分析解答：第25頁6、如圖所表示，在曲軸A上懸掛一個(gè)彈簧振子，假如不轉(zhuǎn)動(dòng)把手B，而用手向下拉振子小球m，放開手后，讓小球上下自由振動(dòng)測(cè)得彈簧振子做30次全振動(dòng)所用時(shí)間是15s；假如勻速轉(zhuǎn)動(dòng)把手，也可使彈簧振子上下振動(dòng)．若使把手以轉(zhuǎn)速n＝30r/min勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．當(dāng)彈簧振子振動(dòng)到達(dá)穩(wěn)定后，它振動(dòng)周期是________s．若要想使彈簧振子振幅到達(dá)最大，則把手轉(zhuǎn)速應(yīng)為________r/min.第26頁第27頁思索第28頁重力和M對(duì)m支持力協(xié)力，mg。7、如圖所表示，質(zhì)量為m物塊放在水平木板上，木板與豎直彈簧相連，彈簧另一端固定在水平面上，今使m隨M一起做簡諧運(yùn)動(dòng)，且一直不分離，則物塊m做簡諧運(yùn)動(dòng)回復(fù)力是由

提供，當(dāng)振動(dòng)速度達(dá)最大時(shí)，m對(duì)M壓力為

。第29頁8、練習(xí):如圖為單擺在兩次受迫振動(dòng)中共振曲線，則以下說法正確是()第30頁A．若兩次受迫振動(dòng)分別在月球上和地球上進(jìn)行，且擺長相同，則圖線Ⅰ表示月球上單擺共振曲線B．若兩次受迫振動(dòng)是在地球上同一地點(diǎn)進(jìn)行，則兩次擺長之比，lⅠ∶lⅡ=25∶4C．圖線Ⅱ若是在地面上完成，則該擺擺長約為1mD．若擺長均為1m，則圖線Ⅰ是在地面上完成第31頁[思緒點(diǎn)撥]受迫振動(dòng)頻率與國有頻率無關(guān)，但當(dāng)驅(qū)動(dòng)力頻率與物體固有頻率相等時(shí)