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第二章 機(jī) 械 振 動(dòng)
第6節(jié) 受迫振動(dòng) 共振
1.了解阻尼振動(dòng)及其振動(dòng)物體的能量變化；
2.了解受迫振動(dòng)，明確受迫振動(dòng)的特點(diǎn)；
3.了解共振現(xiàn)象，明確共振現(xiàn)象產(chǎn)生的條件及共振曲線。
一：阻尼振動(dòng)
2.觀察實(shí)際振動(dòng)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)什么現(xiàn)象？將振動(dòng)裝置放入水中，你會(huì)發(fā)現(xiàn)什么現(xiàn)象？
1.固有頻率：
如果振動(dòng)系統(tǒng)不受外力的作用，此時(shí)的振動(dòng)叫做固有振動(dòng)，其振動(dòng)頻率稱為固有頻率，其振動(dòng)周期稱為固有周期。
1.定義：當(dāng)系統(tǒng)受到阻力的作用時(shí)（我們說振動(dòng)受到了阻尼）振幅減小，最后停下來。這種振幅逐漸減小的振動(dòng)，叫做阻尼振動(dòng)。
2.特點(diǎn)：振幅減小，頻率不變。
思考：蕩秋千最終停下來，那么怎樣才能不停下來呢？
阻尼振動(dòng)
二：受迫振動(dòng)
演示：實(shí)驗(yàn)裝置為一掛在曲軸上的彈簧振子,勻速搖動(dòng)手柄,下面的彈簧振子就會(huì)振動(dòng)起來。
(1)若手柄不動(dòng)而用手拉動(dòng)一下振子后釋放，從有無外力作用的角度看彈簧振子的振動(dòng)屬于自由振動(dòng)，那么從振幅角度看彈簧振子的振動(dòng)屬于什么振動(dòng)？
(2)用手勻速搖動(dòng)把手，彈簧振子便開始振動(dòng)，那么勻速搖動(dòng)把手的意義是什么？
(3)猜想：用不同的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)把手，彈簧振子的振動(dòng)快慢一樣嗎？說明了什么？
1.定義：使振動(dòng)維持下去的這種周期性的外力叫做驅(qū)動(dòng)力，系統(tǒng)在驅(qū)動(dòng)力下的振動(dòng)叫做受迫振動(dòng)。
2.特點(diǎn)：受迫振動(dòng)穩(wěn)定后的頻率等于周期性驅(qū)動(dòng)力的頻率，跟系統(tǒng)的固有頻率無關(guān)
思考：那么在受迫振動(dòng)中的振幅有何變化？
受迫振動(dòng)
三：共振
結(jié)論：當(dāng)驅(qū)動(dòng)力頻率f等于系統(tǒng)的固有頻率fo時(shí)，受迫振動(dòng)的振幅最大。這種現(xiàn)象叫做共振。
說明：共振是物體做受迫振動(dòng)時(shí)的一種特殊現(xiàn)象。
1831年，一隊(duì)騎兵通過曼徹斯特附近的一座便橋時(shí)，由于馬蹄節(jié)奏整齊，橋梁發(fā)生共振而斷裂。
1940年，美國的全長860米的塔科馬大橋在建成后的4個(gè)月就因風(fēng)共振而倒塌
共振的防止與利用
共振的防止與利用
(1)利用：由共振的條件知，要利用共振，就應(yīng)盡量使驅(qū)動(dòng)力的頻率與物體的固有頻率一致。如共振篩、蕩秋千、共振轉(zhuǎn)速計(jì)等。
(2)防止：由共振曲線可知，在需要防止共振危害時(shí)，要盡量使驅(qū)動(dòng)力的頻率和固有頻率不相等，而且相差越多越好。如：部隊(duì)過橋應(yīng)便步走。
習(xí)題
1.如圖所示是單擺做阻尼振動(dòng)的位移—時(shí)間圖線，下列說法中正確的是(　　)
A.擺球在P與N時(shí)刻的勢能相等
B.擺球在P與N時(shí)刻的動(dòng)能相等
C.擺球在P與N時(shí)刻的機(jī)械能相等
D.擺球在P時(shí)刻的機(jī)械能大于N時(shí)刻的機(jī)械能
　AD
2.如圖所示，把兩個(gè)彈簧振子懸掛在同一支架上，已知甲彈簧振子的固有頻率為8Hz，乙彈簧振子的固有頻率為72Hz，當(dāng)支架在受到豎直方向且頻率為9Hz的驅(qū)動(dòng)力作用下做受迫振動(dòng)時(shí)，兩個(gè)彈簧振子的振動(dòng)情況是(　　)
A.甲的振幅較大，且振動(dòng)頻率為8Hz
B.甲的振幅較大，且振動(dòng)頻率為9Hz
C.乙的振幅較大，且振動(dòng)頻率為9Hz
D.乙的振幅較大，且振動(dòng)頻率為72Hz
B
3.一個(gè)單擺做受迫振動(dòng)，其共振曲線(振幅A與驅(qū)動(dòng)力的頻率f的關(guān)系)如圖所示，則(　　)
A.此單擺的固有周期約為0.5s
B.此單擺的擺長約為1m
C.若擺長增大，單擺的固有頻率增大
D.若擺長增大，共振曲線的峰將向右移動(dòng)
B
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