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2.6 受迫振動 共振
新人教版 選擇性必修一
第二章 機械振動
振動的能量與振幅有關，振幅越大，振動的能量越大。
簡諧運動中動能和勢能在發生相互轉化，但機械能的總量保持不變，即機械能守恒。
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一、阻尼振動
1、阻尼振動：
振動系統在阻尼（摩擦或其他阻力）作用下的振幅逐漸減小的振動.
2、阻尼振動的圖像
3、實際的自由振動一定是阻尼振動
（2）阻尼越小，振幅減小得越慢。當阻尼很小時，在不太長的時間內，看不出振幅有明顯的減小，這時可當作簡諧振動處理。
（3）阻尼振動中，振幅不斷減小，但振動頻率（固有頻率）和振動周期（固有周期）不變。
（4）自由振動的頻率和周期與外界因素無關，只決定于振動系統本身的性質，故而自由振動的頻率和周期分別被稱為“固有頻率”和“固有周期”。
（1）振動系統受到的阻尼越大，振幅減小得越快，阻尼過大時，系統將不能發生振動。
用周期性的外力作用于振動系統，補償系統機械能的損耗，使系統持續地振動下去。
想一想：用什么辦法才能得到持續的振動呢？
二、受迫振動
1、驅動力（又叫策動力）：
維持受迫振動的周期性外力
2、受迫振動：
物體在外界驅動力作用下的振動
受迫振動的頻率跟什么有關呢
受迫振動實例：
①跳板在人走過時發生的振動
②機器底座在機器運轉時發生的振動
③聽到聲音時耳膜的振動
④電磁打點計時器的振針所做的振動
探究：受迫振動的頻率
結論：物體做受迫振動時，振動穩定后的頻率等于驅動力的頻率，跟物體的固有頻率無關.
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探究受迫振動的振幅
觀察哪個擺球的振幅最大？
結論：
驅動力的頻率等于振動物體的固有頻率時，振幅最大；驅動力的頻率跟固有頻率相差越大，振幅越小。
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1、定義：驅動力的頻率f等于物體的固有頻率f0時，受迫振動的振幅最大，這種現象叫做共振。
3、受迫振動的規律
f驅= f固時，振幅有最大值；
f驅與 f固差別越大時，振幅越小
橫軸：表示驅動力的頻率
縱軸：表示受迫振動的振幅
2、共振曲線
三、共振
（1）從受力角度看：當振動物體所受驅動力的方向跟它的運動方向相同時，驅動力對它起加速作用，使它的振幅增大，當驅動力的頻率等于物體的固有頻率時，從而振幅達到最大。
4、對共振的理解
（2）從功能關系看：當驅動力的頻率等于物體的固有頻率時，驅動力始終對物體做正功，使振動能量不斷增加，振幅不斷增大，直到增加的能量等于克服阻尼作用損耗的能量，振幅才不再增加。
5、共振的防止和應用
（1）防止
使驅動力的頻率與物體的固有頻率不同，而且相差越大越好。
（2）應用
使驅動力的頻率接近或等于振動物體的固有頻率。
生活中的共振（一）
說明：分離材料的共振篩就是利用偏心輪的轉動引起篩子的共振現象。
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共振篩
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龍洗
盆
生活中的共振（二）
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生活中的共振（三）
微波爐加熱原理
——聲音的共振現象
生活中的共振（四）
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共振現象的危害（一）
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說明：軍隊過橋便步走，火車過橋慢行。
1831年，一隊騎兵通過曼徹斯特附近的一座便橋時，由于馬蹄節奏整齊，橋梁發生共振而斷裂。
共振現象的危害（二）
自由振動、受迫振動、共振的區別
1、A 、B兩個彈簧振子, A固有頻率為f, B固有頻率為4f, 若它們均在頻率為3f 的驅動力作用下做受迫振動, 則 ( )
A. 振子A的振幅較大, 振動頻率為f
B. 振子B的振幅較大, 振動頻率為3f
C. 振子A的振幅較大, 振動頻率為3f
D. 振子B的振幅較大, 振動頻率為4f
B
隨堂練習
2、在飛機的發展史中有一個階段，飛機上天后不久，飛機的機翼(翅膀)很快就抖動起來，而且越抖越厲害．后來人們經過了艱苦的探索，利用在飛機機翼前緣處裝置一個配重桿的方法，解決了這一問題．在飛機機翼前裝置配重桿的目的主要是( )
A．加大飛機的慣性
B．使機體更加平衡
C．使機翼更加牢固
D．改變機翼的固有頻率
D
3、(多選)一單擺做阻尼振動，則在振動過程中(　　)A．振幅越來越小，周期也越來越小B．振幅越來越小，周期不變C．在振動過程中，通過某一位置時，機械能始終不變D．振動過程中，機械能不守恒，周期不變
BD
4、在洗衣機把衣服脫水完畢后，電動機還要轉動一會才能停下來，此時發現洗衣機先振動得比較小，然后有一陣子振動得很劇烈，然后振動慢慢減小直至停下來，其間振動劇烈的原因是(　　)A．洗衣機沒放平衡B．電動機有一陣子轉快了C．電動機轉動的頻率和洗衣機的固有頻率相近或相等D．這只是一種偶然現象
C
5、如圖所示是一個單擺做受迫振動時的共振曲線，表示振幅A與驅動力的頻率f的關系，下列說法正確的是(　　)A．若增大擺長，共振曲線的“峰”將向右移動B．若增大擺長，共振曲線的“峰”將向左移動C．擺長約為10 cmD．發生共振時單擺的周期為1 s
B
6、(多選)如圖所示，一根繃緊的水平繩上掛五個擺，擺球質量均相同，其中A、E擺長均為l，先讓A擺振動起來，其他各擺隨后也跟著振動起來，則穩定后(　 　)A．其他各擺振動周期跟A擺相同B．其他各擺振動的振幅大小相等C．其他各擺振動的振幅大小不同，E擺的振幅最大D．B、C、D三擺振動的振幅大小不同，B擺的振幅最小
ACD
7、(多選)如圖所示是單擺做阻尼振動的振動圖線，下列說法中正確的是(　　)
A．擺球A時刻的動能等于B時刻的動能B．擺球A時刻的勢能等于B時刻的勢能C．擺球A時刻的機械能等于C時刻的機械能D．擺球B時刻的機械能大于C時刻的機械能
BD
古希臘的學者阿基米德曾豪情萬丈地宣稱：給我一個支點，我能撬動地球。
而現代的美國發明家特斯拉更是“牛氣”，他說：用一件共振器，我就能把地球一裂為二。

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