教科版高中物理選擇性必修第一冊第二章機械振動5阻尼振動受迫振動課件

1.自由振動系統(tǒng)不受外力作用,只在自身回復力作用下的振動,稱為自由振動。理想情況下(即不受

任何阻力,沒有任何能量損耗)振幅保持不變,叫作無阻尼振動。自由振動的頻率叫系統(tǒng)的固

有頻率。2.阻尼振動系統(tǒng)在振動過程中受到摩擦及空氣阻力等的作用,振動逐漸減弱,即振幅逐漸減小,振動

能量逐步轉變?yōu)槠渌芰俊ＶR點1

阻尼振動必備知識清單破5

阻尼振動受迫振動3.無阻尼振動和阻尼振動的圖像1.驅動力如果用周期性的外力作用于振動系統(tǒng),補償系統(tǒng)的能量損耗,使系統(tǒng)持續(xù)等幅地振動下

去,這種周期性的外力叫作驅動力。2.受迫振動振動系統(tǒng)在驅動力作用下的振動。3.受迫振動的頻率做受迫振動的物體振動穩(wěn)定后,其振動頻率等于驅動力的頻率,與物體的固有頻率無關。4.共振驅動力的頻率等于振動物體的固有頻率時,受迫振動的振幅最大,這種現(xiàn)象叫作共振。知識點2受迫振動5.共振曲線如圖為受迫振動的振幅A與驅動力頻率f的關系,其中f0為振動物體的固有頻率。

可以看出:當驅動力的頻率f等于振動物體的固有頻率f0時,振幅最大;驅動力的頻率f跟固

有頻率f0相差越大,振幅越小。1.共振的應用在需要利用共振時,應使驅動力頻率接近或等于振動系統(tǒng)的固有頻率。2.共振的防止在需要防止共振時,應使驅動力頻率遠離振動系統(tǒng)的固有頻率。知識點3共振的應用與防止知識辨析1.只有發(fā)生共振時,受迫振動的頻率才等于驅動力的頻率嗎?2.單擺在周期性外力作用下做受迫振動,其振動周期與單擺的擺長有關嗎?3.強烈地震可以導致很多建筑物倒塌,不同建筑物在地震中的振動周期是否相同?一語破的1.不是。物體做受迫振動達到穩(wěn)定后,振動的頻率等于驅動力的頻率,與是否發(fā)生共振無關。2.無關。單擺在周期性外力作用下做受迫振動,其振動周期等于驅動力的周期,與單擺的擺長

無關。3.相同。地震中的所有建筑物均做受迫振動,受迫振動的周期等于驅動力的周期,所以地震中

建筑物的振動周期都相同。簡諧運動是一種理想化的物理模型,物體振動過程中的一切阻力都不考慮,因此實際中

并不存在;阻尼振動考慮阻力的影響;受迫振動是物體在驅動力作用下的振動;共振則是一種

特殊的受迫振動。定點

簡諧運動、阻尼振動、受迫振動、共振的對比關鍵能力定點破

簡諧運動阻尼振動受迫振動共振受力情況不受阻力作用受阻力作用受阻力和驅動力作用受阻力和驅動力作用振幅不變變小穩(wěn)定后不變最大振動周期(或頻率)由振動系統(tǒng)本身決定,即固有周期(或固有頻率)由振動系統(tǒng)本身決定,即固有周期(或固有頻率)由驅動力的周期

(或頻率)決定,即

T受=T驅(或f受=f驅)T驅=T固(或f驅=f固)振動圖像

形狀不確定形狀不確定振動能量振動系統(tǒng)的機械能不變振動系統(tǒng)的機械能減少驅動力做功,對損耗的機械能進行補充振動物體所獲得的能量最大常見例子彈簧振子或單擺(擺角在5°左右)用力敲鑼,鑼面的振動鐘擺的擺動共振篩典例如圖甲所示,一個豎直圓盤轉動時,固定在圓盤上的小圓柱帶動一個T形支架在豎直方

向振動,T形支架的下面系著一個彈簧和小球組成的振動系統(tǒng),小球浸沒在水中。當圓盤靜止

時,讓小球在水中振動,球將做阻尼振動?，F(xiàn)使圓盤以不同的頻率轉動,測得小球的共振曲線

如圖乙所示【1】。(重力加速度g=9.86m/s2,π=3.14)

(1)若圓盤以0.4s的周期勻速轉動【2】,經(jīng)過一段時間后,小球振動達到穩(wěn)定,它振動的頻率是多

少?典例(2)若一個單擺的振動周期與小球做阻尼振動的周期【3】相同,該單擺的擺長約為多少?(結果

保留3位有效數(shù)字)信息提取

【1】小球做阻尼振動的固有頻率是0.3Hz;【2】驅動力的周期是0.4s;【3】即固有周期,為T=

s。思路點撥

(1)小球做受迫振動的驅動力來源于圓盤的轉動,穩(wěn)定后,小球做受迫振動的頻率

等于驅動力的頻率【4】,與小球的固有頻率無關;(2)由圖乙讀出小球的固有頻率,得出其固有周期,即得到單擺的周期,根據(jù)單擺周期公式T=2π

【5】,可得單擺的擺長。解析

(1)小球在圓盤的帶動下做受迫振動,圓盤轉動周期是0.4s,驅動力的頻率f=

Hz=2.5Hz,所以小球振動達到穩(wěn)定時,