2.6 受迫振动 课件 (共16张PPT)

(共16张PPT)
2.6 受迫振动和共振
一、振动中的能量损失
弹簧振子和单摆将做简谐运动，且其周期和频率与振幅无关，仅由系统自身的性质决定。
我们把这种不受外力作用，仅在自身回复力作用下的运动，叫做固有振动。其周期和频率叫做固有周期、固有频率。
思考：让弹簧振子、单摆自由振动，忽略
空气阻力，则它们将做什么运动？
弹簧振子
单 摆
一、振动中的能量损失
生活中，摇曳的树叶会停下来，摆动的秋千也会停止运动。由于实际的振动系统都会受到摩擦力、黏滞力等阻碍作用，振幅必然逐渐减小。
（1）定义：振幅随时间逐渐减小的振动，叫做阻尼振动。
t
O
x
阻尼振动图像
如果振动系统受到阻力作用，它将如何运动？
阻尼振动
思考：
一、振动中的能量损失
阻尼振动
思考：在阻尼振动中振幅不断减小，那么振动系统的周期和频率也会
发生变化吗？
t
O
x
阻尼振动图像
①受到阻力
②振幅逐渐减小
③周期和频率不变
④机械能逐渐减小
（2）特点
（1）定义：振幅随时间逐渐减小的振动，叫做阻尼振动。
（3）分类：阻尼振动系统能量衰减的方式通常有两种。
一、振动中的能量损失
阻尼振动
（3）分类：阻尼振动系统能量衰减的方式通常有两种。
①摩擦阻尼：由于振动系统受到摩擦阻力或空气阻力的作用，使振动
系统的机械能逐渐转化为内能。
②辐射阻尼：由于振动系统引起邻近介质中各质点的振动，使能量向四周辐射出去，从而自身机械能减少。
例如单摆运动时受到空气阻力振幅逐渐减小。
例如音叉发声时，一部分机械能随声波辐射到周围空间，导致音叉振幅减小。
二、受迫振动
怎样才能使受阻力的振动的物体的振幅不变，而一直振动下去呢？比如我们在荡秋千的时候，如何能让秋千一直摆动呢？
思考：
1.驱动力：对系统施加的周期性外力,
叫做驱动力。
2.定义：系统在驱动力作用下的振动，
叫做受迫振动。
思考：受迫振动的频率与什么因素有关呢？
研究受迫振动的频率
意念球
新课讲授
思考：物体做受迫振动的振幅是否也跟它的固有频率无关呢
新课讲授
实验结论：
当系统做受迫振动时，驱动力的频率与物体的固有频率相差越小，受迫振动的振幅越大；当驱动力的频率与物体的固有频率相等时，受迫振动的振幅最大。
三、共振现象及其应用
新课讲授
1.定义：驱动力的频率等于物体的固有频率时，物体做受迫振动的振幅达到最大值，这种现象叫做共振。
2.共振曲线：
3.规律：
(1)f驱= f固时，振幅有最大值；
(2)f驱与 f固差别越大时，振幅越小.
声音的共振
4.应用与危害
M
N
a
b
c
d
发动机的转速计原理图
微波炉：食物中水分子的振动频率约为2500MHz。微波炉加热食品时，炉内产生频率大致相同的电磁波。使食物中的水分子发生共振，将电磁辐射能转化为内能，从而使食物的温度迅速升高。
转速计：把一些长度不同的钢片安装在同一个支架上。转速计与开动的机器紧密接触，机器的振动引起转速计的轻微振动，这时固有频率与机器转速一致的那个钢片发生共振，振幅最大。读出这个钢片的固有频率，就可以知道机器的转速。
共振筛：它是把筛子用多个弹簧支撑起来，并在筛子上装上偏心轮，偏心轮在皮带的带动下转动，使筛子受到周期性驱动力的作用，做受迫振动。
登山时严禁大喊，以免引起雪崩
军队过桥，改齐步为便步
微风起浪，大桥蛇形共舞
沪通长江大桥安装阻尼器
阻尼振动
受迫振动
共 振
外力作用
下的振动
2.6 受迫振动 共振
①受到阻力
②振幅逐渐减小
③周期和频率不变
④机械能逐渐减小
特点
特点：
条件：
特点：振幅达到最大值
共振曲线： 图像
应用与防止
fo
A
O
f
【练习1】(多选)如图，A球振动后，通过水平细绳迫使B、C振动，下面说法中正确的是( )
A、只有A、C振动周期相等
B、A、B、C的振幅一样大
C、C的振幅比B的振幅大
D、A、B、C的振动周期相等
A
B
C
2m
4m
2m
解析：B和C做的是受迫振动，周期与A的周期相等，故D正确。
其中C的摆长与A的摆长相等，即C的固有周期等于驱动力的周期，发生共振，故C的振幅大，C正确。
CD
【练习2】 把一个筛子用四根弹簧支起来，筛子上固定一个电动偏心轮，它每转一周，给筛子一个驱动力，这样就做成了一个共振筛，筛子做自由振动时，完成10次全振动用时15 s，在某电压下，电动偏心轮转速是36 r/min。已知增大电压可使偏心轮转速提高，增加筛子质量，可以增大筛子的固有周期，那么要使筛子的振幅增大，下列哪些做法是正确的( )
A. 提高输入电压 B. 降低输入电压
C. 增加筛子质量 D. 减少筛子质量
解析：筛子振动固有周期
驱动力周期
要使筛子振幅增大，就得使两个周期值靠近，方法一是使驱动力周期变小，提高电动偏心轮的频率，固需增大电压，A对；方法二是增加筛子的固有周期，固需增加筛子的质量，C对。
AC