高二物理集体备课选修3-4115外力作用下的振动.docx

第十一章机械振动第五节丨夕卜力作用下的振动、阻尼振动1. 阻尼振动：实际的振动过程中，系统受到了摩擦力和其他阻力，机械能向内能转化是无法避免的，振动过程中机械 能不断减小使振动逐渐减弱直至最终停止这种 振幅逐渐减小的振动叫阻尼振动阻尼振动的图 象如图所示2. 特点① 阻尼振动的振幅尽管在减小，但其振动周期（频率）不变，它是由振动 系统决定的② 振动系统确定后，其振动的周期（频率）就不变，称为固有周期（频率） 例如：用力敲锣，由于锣受到空气的阻尼作用，振幅越来越小，锣声减弱, 但音调不变例1】一单摆做阻尼振动，则在振动过程中（B、D ）A. 振幅越来越小，周期也越来越小B. 振幅越来越小，周期不变C. 在振动过程中，通过某一位置时，机械能始终不变D. 振动过程中，机械能不守恒，周期不变【思维点悟】阻尼振动的特点是：振幅不断减小，机械能逐渐减小，不守 恒，但周期（或频率）并不变二、 受迫振动⑴受迫振动：如果系统受到周期性外力的作用就可以利用外力对系统 做功，补偿系统因阻尼作用而损失的能量，使系统持续地振动下去，这样 的振动称为受迫振动① 驱动力：加在振动系统上的周期性外力，叫做驱动力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。

2）自由振动：像弹簧振子和单摆那样，物体偏离平衡位置后，它们就 在口己的弹力或重力作用下振动起来，这种振动叫做口由振动① 自由振动不受外界的驱动力作用② 自由振动的周期（频率）为系统的固有周期（频率）注意：物体的振动如按照能量是否存在损耗来分可分为阻尼振动（减幅振动） 和无阻尼振动（等幅振动）；如按照振动的成因来分可分为自由振动或受迫 振动例2】关于受迫振动，以下说法中止确的是（B、D ）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【思维点悟】受迫振动的物体是在驱动力作用下的振动，因此振动的频率 （周期）是驱动力的频率（周期），要与自由振动的固有频率（周期）作出区别三、 共振1.共振：受迫振动的物体其振动周期（或频率）取决于驱动力的周期，并 且当驱动力的周期（或频率）与物体的固有周期（或频率）相等时，受迫振动的振幅最人，这种现象叫做共振2.共振的条件:f 驱=〔I（即驱动力的频率与物体的固有频率相等）3•共振曲线：受迫振动的振幅随驱动力频率变化的图线，叫做共振曲线，如图所示当f=fO时,受迫振动的振幅最大,于做受迫振动物体的固有频率。

由此可知f等注意：当驱动力的频率等于物体的固有频率时，做受迫振动的物体振幅达到最大①从受力角度来看：振动物体所受驱动力的方向跟它的运动方向相同 时，驱动力对它起加速作用，使它的振幅增大，驱动力的频率跟物体的固 有频率越接近，使物体振幅增大的力的作用次数就越多，当驱动力频率等 于物体的固有频率时，它的每一次作用都使物体的振幅增加，从而振幅达 到最大②从功能关系来看：当驱动力频率越接近物体的固有频率时，驱动力 与物体运动一致的次数越多，驱动力对物体做正功越多，振幅就越大当 驱动力频率等于物体固有频率时，驱动力始终对物体做正功，使振动能量 不断增加，振幅不断增大，直到增加的能量等于克服阻尼作用损耗的能量,振幅才不再增加 $、 、【例3】如图11 — 5 — 4所示，两个质量分别为M和m的"小球，悬挂在同一根水平细线上，当M在垂直水平细线 0尬 O的平面内摆动时，下列说法正确的是 （A、B、D） MA. 两摆的振动周期是相同的B. 当两摆的摆长相等时，m摆的振幅最大C. 悬挂M的竖直细线长度变化时，m的振幅不变D. m摆的振幅可能超过M摆的振幅【思维点悟】在分析解答有关共振问题时，要抓住产生共振的条件分析： 驱动力的频率接近或等于固有频率时产生共振，此时振动的振幅最大，还 要注意从受力角度和能量关系方面分析共振问题。

瞌甸!偉韓茅上二1.自由振动、受迫振动和共振的关系振动类型项目自由振动受迫振动共振受力情况回复力周期性驱动力作用周期性驱动力作用振动周期或频率由系统本身性质决 定，即固有周期或固 有频率由驱动力的周期或频率决 定，即T=T驱或/=/驱T驱=卩固或/驱=/|占1振动能量振动物体的机械能 不变由产生談动力的物体提供振动物体获得的能量 最大常见例子弹簧振了或单摆(&W10)机械丄作时底座发生的振 动共振筛、声音的共鸣等2.共振的应用和防止当需要利用共振时，应使驱动力的频率接近或等于物体的固有频率； 当需要防止因共振而造成的危害时，应使驱动力的频率远离物体的固有频 率若驱动力的频率不便调节时，可改变物体的固有频率。