受迫振動(dòng)(用)ppt課件

1、1第四節(jié)第四節(jié) 阻尼振動(dòng)阻尼振動(dòng) 受迫振動(dòng)受迫振動(dòng)2 1、阻尼振動(dòng)、阻尼振動(dòng):即振幅逐漸減小的振動(dòng)即振幅逐漸減小的振動(dòng). .一般地，可以認(rèn)一般地，可以認(rèn)為阻尼振動(dòng)過(guò)程中周期和頻率不變。為阻尼振動(dòng)過(guò)程中周期和頻率不變。一、阻尼振動(dòng)一、阻尼振動(dòng)3 2 2、自由振動(dòng)：系統(tǒng)不受外力，也不受阻力，只在自身回復(fù)力作用下的振動(dòng)，又叫無(wú)阻尼振動(dòng)。、自由振動(dòng)：系統(tǒng)不受外力，也不受阻力，只在自身回復(fù)力作用下的振動(dòng)，又叫無(wú)阻尼振動(dòng)。自由振動(dòng)的頻率，叫做系統(tǒng)的固有頻率（周期）。固有頻率（周期）由振動(dòng)系統(tǒng)本身的特征決定。自由振動(dòng)的頻率，叫做系統(tǒng)的固有頻率（周期）。固有頻率（周期）由振動(dòng)系統(tǒng)本身的特征決定。4二、受迫振動(dòng)

2、二、受迫振動(dòng) 1 1、受迫振動(dòng)、受迫振動(dòng)（1 1）定義：物體在外界驅(qū)動(dòng)力（即周期性外力）作用下）定義：物體在外界驅(qū)動(dòng)力（即周期性外力）作用下的振動(dòng)叫受迫振動(dòng)的振動(dòng)叫受迫振動(dòng)。 （2 2）規(guī)律）規(guī)律物體做受迫振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)穩(wěn)定后的頻率（周期）等于物體做受迫振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)穩(wěn)定后的頻率（周期）等于驅(qū)動(dòng)力的頻率（周期），與物體的固有頻率（周期）無(wú)驅(qū)動(dòng)力的頻率（周期），與物體的固有頻率（周期）無(wú)關(guān)。關(guān)。5物體做受迫振動(dòng)的振幅由驅(qū)動(dòng)力頻率和物體的固有頻率共同決定：兩者越接近，受迫振動(dòng)的物體做受迫振動(dòng)的振幅由驅(qū)動(dòng)力頻率和物體的固有頻率共同決定：兩者越接近，受迫振動(dòng)的振幅越大，兩者相差越大受迫振動(dòng)的振幅越小。振幅

3、越大，兩者相差越大受迫振動(dòng)的振幅越小。 （1 1）當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率跟物體的固有頻率相）當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率跟物體的固有頻率相等時(shí)，受迫振動(dòng)的振幅最大，這種現(xiàn)象叫共等時(shí)，受迫振動(dòng)的振幅最大，這種現(xiàn)象叫共振。振。 （2 2）條件：）條件：f驅(qū)驅(qū)=f固固2 2、共振、共振 6（3 3）共振曲線(xiàn)）共振曲線(xiàn)當(dāng)當(dāng)f驅(qū)驅(qū)=f固固時(shí)，時(shí)，A=Am。f驅(qū)驅(qū)與與f固固越接近，受迫振動(dòng)的振幅越大；越接近，受迫振動(dòng)的振幅越大； f驅(qū)驅(qū)與與f固固相相差越遠(yuǎn)，受迫振動(dòng)的振幅越小。差越遠(yuǎn)，受迫振動(dòng)的振幅越小。發(fā)生共振時(shí)，一個(gè)周期內(nèi)，外界提供的能量等于系統(tǒng)克服阻力做功而消耗的能量。發(fā)生共振時(shí)，一個(gè)周期內(nèi)，外界提供的能量等于系統(tǒng)克服阻

4、力做功而消耗的能量。7三、共振的利用和防止（詳見(jiàn)課本三、共振的利用和防止（詳見(jiàn)課本P P15-1615-16）1.1.共振的利用：轉(zhuǎn)速計(jì)共振的利用：轉(zhuǎn)速計(jì)2.2.共振的防止：共振的防止：結(jié)論：利用共振時(shí)，應(yīng)結(jié)論：利用共振時(shí)，應(yīng)f驅(qū)驅(qū)接近或等于接近或等于f固固， 防止共振時(shí)，應(yīng)防止共振時(shí)，應(yīng)f驅(qū)驅(qū)遠(yuǎn)離遠(yuǎn)離f固固。8練、把一個(gè)篩子用四根彈簧支起來(lái)，篩子上裝一個(gè)電動(dòng)偏心輪，它每轉(zhuǎn)一周，給篩子一個(gè)驅(qū)動(dòng)力，練、把一個(gè)篩子用四根彈簧支起來(lái)，篩子上裝一個(gè)電動(dòng)偏心輪，它每轉(zhuǎn)一周，給篩子一個(gè)驅(qū)動(dòng)力，這就做成了一個(gè)共振篩。不開(kāi)電動(dòng)機(jī)讓這個(gè)篩子自由振動(dòng)時(shí)，完成這就做成了一個(gè)共振篩。不開(kāi)電動(dòng)機(jī)讓這個(gè)篩子自由振動(dòng)時(shí)，完

5、成20次全振動(dòng)用次全振動(dòng)用15s；在某電壓下，；在某電壓下，電動(dòng)偏心輪的轉(zhuǎn)速是電動(dòng)偏心輪的轉(zhuǎn)速是88r/min。已知增大電動(dòng)偏心輪的電壓可以使其轉(zhuǎn)速提高，而增加篩子的總質(zhì)。已知增大電動(dòng)偏心輪的電壓可以使其轉(zhuǎn)速提高，而增加篩子的總質(zhì)量可以增大篩子的固有周期。為使共振篩的振幅增大，以下做法正確的是（量可以增大篩子的固有周期。為使共振篩的振幅增大，以下做法正確的是（ ） A. .降低輸入電壓降低輸入電壓 B. .提高輸入電壓提高輸入電壓 C. .增加篩子質(zhì)量增加篩子質(zhì)量 D. .減小篩子質(zhì)量減小篩子質(zhì)量 AD 9例、如圖，四個(gè)擺的擺長(zhǎng)分別為例、如圖，四個(gè)擺的擺長(zhǎng)分別為 l12m,l21.5m, l3

6、1m, l40.5m，它們懸掛于同一根水平橫線(xiàn)它們懸掛于同一根水平橫線(xiàn)上。今用周期為上。今用周期為2s的驅(qū)動(dòng)力以垂直于擺線(xiàn)方向水平作用在橫線(xiàn)上，使它們作受迫振動(dòng)，那么它們的的驅(qū)動(dòng)力以垂直于擺線(xiàn)方向水平作用在橫線(xiàn)上，使它們作受迫振動(dòng)，那么它們的振動(dòng)穩(wěn)定時(shí)振動(dòng)穩(wěn)定時(shí)( )( ) A、四個(gè)擺的周期相同、四個(gè)擺的周期相同 B、四個(gè)擺的周期不同、四個(gè)擺的周期不同 C、擺、擺3振幅最大振幅最大 D、擺、擺1振幅最大振幅最大AC10練習(xí)：圖練習(xí)：圖(1)(1)是演示簡(jiǎn)諧振動(dòng)圖像的裝置是演示簡(jiǎn)諧振動(dòng)圖像的裝置. .當(dāng)盛沙漏斗下面的薄木板當(dāng)盛沙漏斗下面的薄木板N被勻速地拉出時(shí)被勻速地拉出時(shí), ,擺動(dòng)著的漏擺動(dòng)著

7、的漏斗中漏出的沙在板上形成的曲線(xiàn)顯示出擺的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系斗中漏出的沙在板上形成的曲線(xiàn)顯示出擺的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系, ,板上的直線(xiàn)板上的直線(xiàn)OO1代表時(shí)間軸代表時(shí)間軸. .圖圖(2)(2)是兩個(gè)擺中的沙在各自木板上形成的曲線(xiàn)是兩個(gè)擺中的沙在各自木板上形成的曲線(xiàn), ,若板若板N N1 1和板和板N N2 2拉動(dòng)的速度拉動(dòng)的速度v1和和v2的關(guān)系為的關(guān)系為v2=2v1, ,則板則板N1、N2上曲線(xiàn)所代表的振動(dòng)的周期上曲線(xiàn)所代表的振動(dòng)的周期T1和和T2的關(guān)系為的關(guān)系為 ( ).( ).A、T2=T1 B、 T2=2T1 C、T2=4T1 D、 T2=0.25T1D N2N111例例1010、如

8、圖所示，在曲軸、如圖所示，在曲軸A上懸掛一個(gè)彈簧振子，如果不轉(zhuǎn)動(dòng)把手上懸掛一個(gè)彈簧振子，如果不轉(zhuǎn)動(dòng)把手B而用手拉振子，放手后讓其上而用手拉振子，放手后讓其上下振動(dòng)，其作下振動(dòng)，其作30次全振動(dòng)所用的時(shí)間是次全振動(dòng)所用的時(shí)間是15s. .如果勻速轉(zhuǎn)動(dòng)把手，彈簧振子也可上下振動(dòng)如果勻速轉(zhuǎn)動(dòng)把手，彈簧振子也可上下振動(dòng). .若把手以若把手以30r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)彈簧振子的振動(dòng)穩(wěn)定后，它的振動(dòng)周期為的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)彈簧振子的振動(dòng)穩(wěn)定后，它的振動(dòng)周期為 s.s.12練、在接近收費(fèi)口的道路上安裝了若干條突起于路面且與行駛方向垂直的減速帶，減速帶間距為練、在接近收費(fèi)口的道路上安裝了若干條突起于路面

9、且與行駛方向垂直的減速帶，減速帶間距為10m，當(dāng)車(chē)輛經(jīng)過(guò)著速帶時(shí)會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。若某汽車(chē)的固有頻率為，當(dāng)車(chē)輛經(jīng)過(guò)著速帶時(shí)會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。若某汽車(chē)的固有頻率為1.25Hz，則當(dāng)該車(chē)以，則當(dāng)該車(chē)以_m/s的速度行駛在此減速區(qū)時(shí)顛簸得最厲害，我們把這種現(xiàn)象稱(chēng)為的速度行駛在此減速區(qū)時(shí)顛簸得最厲害，我們把這種現(xiàn)象稱(chēng)為_(kāi)。12.5共振共振13練、將一測(cè)力傳感器連接到計(jì)算機(jī)上就可以測(cè)量快速變化的力，下圖甲中練、將一測(cè)力傳感器連接到計(jì)算機(jī)上就可以測(cè)量快速變化的力，下圖甲中O點(diǎn)為單擺的懸點(diǎn)，現(xiàn)將點(diǎn)為單擺的懸點(diǎn)，現(xiàn)將小球（可視為質(zhì)點(diǎn)）拉到小球（可視為質(zhì)點(diǎn)）拉到A點(diǎn)，此時(shí)細(xì)線(xiàn)處于張緊狀態(tài)，釋放擺球，則擺球在豎直平面內(nèi)的點(diǎn)，

10、此時(shí)細(xì)線(xiàn)處于張緊狀態(tài)，釋放擺球，則擺球在豎直平面內(nèi)的ABC之之間來(lái)回?cái)[動(dòng)，其中間來(lái)回?cái)[動(dòng)，其中B點(diǎn)為運(yùn)動(dòng)中最低位置。點(diǎn)為運(yùn)動(dòng)中最低位置。AOB=COB=，小于小于100且是未知量，下圖乙表示且是未知量，下圖乙表示計(jì)算機(jī)得到細(xì)線(xiàn)對(duì)擺線(xiàn)的拉力大小計(jì)算機(jī)得到細(xì)線(xiàn)對(duì)擺線(xiàn)的拉力大小F隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)且圖中隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)且圖中t=0時(shí)刻為擺球從時(shí)刻為擺球從A點(diǎn)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的時(shí)刻，點(diǎn)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的時(shí)刻，據(jù)力學(xué)規(guī)律和題中信息（據(jù)力學(xué)規(guī)律和題中信息（g取取10m/s2）,求求:(1)單擺的周期單擺的周期,擺長(zhǎng)擺長(zhǎng) (2)擺球的質(zhì)量擺球的質(zhì)量 (3)擺動(dòng)過(guò)程中最大速度擺動(dòng)過(guò)程中最大速度1415練、將一個(gè)力電傳感器接到練

11、、將一個(gè)力電傳感器接到計(jì)算機(jī)上，可以測(cè)量快速變化計(jì)算機(jī)上，可以測(cè)量快速變化的力。用這種方法測(cè)得的某單的力。用這種方法測(cè)得的某單擺擺動(dòng)過(guò)程中懸線(xiàn)上拉力大小擺擺動(dòng)過(guò)程中懸線(xiàn)上拉力大小隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)如右圖所示。隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)如右圖所示。由此圖線(xiàn)提供的信息做出下列由此圖線(xiàn)提供的信息做出下列判斷：判斷：t t0.2s0.2s時(shí)刻擺球正經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)；時(shí)刻擺球正經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)；t t1.1s1.1s時(shí)擺球正處于最高點(diǎn)；擺球擺動(dòng)過(guò)程中機(jī)械時(shí)擺球正處于最高點(diǎn)；擺球擺動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能時(shí)而增大時(shí)而減小；擺球擺動(dòng)的周期是能時(shí)而增大時(shí)而減小；擺球擺動(dòng)的周期是T T0.6s0.6s。上述判斷中正確的是（。上述判斷中正確的是（

12、 ） A. B. C. D.C16練、一水平放置、勁度系數(shù)練、一水平放置、勁度系數(shù)k10N/m的輕彈簧，一端固定，另一端系一質(zhì)量的輕彈簧，一端固定，另一端系一質(zhì)量m=40g的小球，小球在的小球，小球在光滑的水平面上沿左右方向作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。圖為取向右為正方向畫(huà)的小球的振動(dòng)圖象。光滑的水平面上沿左右方向作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。圖為取向右為正方向畫(huà)的小球的振動(dòng)圖象。（1 1）試描述小球在第一個(gè)周期內(nèi)速度的方向和大小變化的情況）試描述小球在第一個(gè)周期內(nèi)速度的方向和大小變化的情況（2 2）求小球的頻率和振幅）求小球的頻率和振幅（3 3）求小球的最大加速度）求小球的最大加速度17練、如圖所示，一輕質(zhì)彈簧與質(zhì)量為練、如圖

13、所示，一輕質(zhì)彈簧與質(zhì)量為m的物體組成彈簧振子，物體在同一條豎直線(xiàn)上的的物體組成彈簧振子，物體在同一條豎直線(xiàn)上的A、B間做簡(jiǎn)間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，諧運(yùn)動(dòng)，O為平衡位置，為平衡位置，C為為AO的中點(diǎn)，已知的中點(diǎn)，已知OC=h，振子的周期為振子的周期為T(mén). .某時(shí)刻物體恰好經(jīng)過(guò)某時(shí)刻物體恰好經(jīng)過(guò)C點(diǎn)點(diǎn)并向上運(yùn)動(dòng)，則從此時(shí)刻開(kāi)始的半個(gè)周期時(shí)并向上運(yùn)動(dòng)，則從此時(shí)刻開(kāi)始的半個(gè)周期時(shí)間內(nèi)，下列判斷不正確的是（間內(nèi)，下列判斷不正確的是（ ） A重力做功為重力做功為2mgh B重力的沖量大小為重力的沖量大小為 C回復(fù)力做功為零回復(fù)力做功為零 D回復(fù)力的沖量為零回復(fù)力的沖量為零2Tmg OmABC0t/sx/cmt1A-AA/2-A/2T/2+t1D18練、下圖是將演示簡(jiǎn)諧振動(dòng)圖像的裝置作變更，當(dāng)盛砂漏斗下面的薄木板被勻加速地拉出時(shí)練、下圖是將演示簡(jiǎn)諧振動(dòng)圖像的裝置作變更，當(dāng)盛砂漏斗下