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(共16張PPT)
2.6 受迫振動和共振
一、振動中的能量損失
彈簧振子和單擺將做簡諧運動，且其周期和頻率與振幅無關，僅由系統自身的性質決定。
我們把這種不受外力作用，僅在自身回復力作用下的運動，叫做固有振動。其周期和頻率叫做固有周期、固有頻率。
思考：讓彈簧振子、單擺自由振動，忽略
空氣阻力，則它們將做什么運動？
彈簧振子
單 擺
一、振動中的能量損失
生活中，搖曳的樹葉會停下來，擺動的秋千也會停止運動。由于實際的振動系統都會受到摩擦力、黏滯力等阻礙作用，振幅必然逐漸減小。
（1）定義：振幅隨時間逐漸減小的振動，叫做阻尼振動。
t
O
x
阻尼振動圖像
如果振動系統受到阻力作用，它將如何運動？
阻尼振動
思考：
一、振動中的能量損失
阻尼振動
思考：在阻尼振動中振幅不斷減小，那么振動系統的周期和頻率也會
發生變化嗎？
t
O
x
阻尼振動圖像
①受到阻力
②振幅逐漸減小
③周期和頻率不變
④機械能逐漸減小
（2）特點
（1）定義：振幅隨時間逐漸減小的振動，叫做阻尼振動。
（3）分類：阻尼振動系統能量衰減的方式通常有兩種。
一、振動中的能量損失
阻尼振動
（3）分類：阻尼振動系統能量衰減的方式通常有兩種。
①摩擦阻尼：由于振動系統受到摩擦阻力或空氣阻力的作用，使振動
系統的機械能逐漸轉化為內能。
②輻射阻尼：由于振動系統引起鄰近介質中各質點的振動，使能量向四周輻射出去，從而自身機械能減少。
例如單擺運動時受到空氣阻力振幅逐漸減小。
例如音叉發聲時，一部分機械能隨聲波輻射到周圍空間，導致音叉振幅減小。
二、受迫振動
怎樣才能使受阻力的振動的物體的振幅不變，而一直振動下去呢？比如我們在蕩秋千的時候，如何能讓秋千一直擺動呢？
思考：
1.驅動力：對系統施加的周期性外力,
叫做驅動力。
2.定義：系統在驅動力作用下的振動，
叫做受迫振動。
思考：受迫振動的頻率與什么因素有關呢？
研究受迫振動的頻率
意念球
新課講授
思考：物體做受迫振動的振幅是否也跟它的固有頻率無關呢
新課講授
實驗結論：
當系統做受迫振動時，驅動力的頻率與物體的固有頻率相差越小，受迫振動的振幅越大；當驅動力的頻率與物體的固有頻率相等時，受迫振動的振幅最大。
三、共振現象及其應用
新課講授
1.定義：驅動力的頻率等于物體的固有頻率時，物體做受迫振動的振幅達到最大值，這種現象叫做共振。
2.共振曲線：
3.規律：
(1)f驅= f固時，振幅有最大值；
(2)f驅與 f固差別越大時，振幅越小.
聲音的共振
4.應用與危害
M
N
a
b
c
d
發動機的轉速計原理圖
微波爐：食物中水分子的振動頻率約為2500MHz。微波爐加熱食品時，爐內產生頻率大致相同的電磁波。使食物中的水分子發生共振，將電磁輻射能轉化為內能，從而使食物的溫度迅速升高。
轉速計：把一些長度不同的鋼片安裝在同一個支架上。轉速計與開動的機器緊密接觸，機器的振動引起轉速計的輕微振動，這時固有頻率與機器轉速一致的那個鋼片發生共振，振幅最大。讀出這個鋼片的固有頻率，就可以知道機器的轉速。
共振篩：它是把篩子用多個彈簧支撐起來，并在篩子上裝上偏心輪，偏心輪在皮帶的帶動下轉動，使篩子受到周期性驅動力的作用，做受迫振動。
登山時嚴禁大喊，以免引起雪崩
軍隊過橋，改齊步為便步
微風起浪，大橋蛇形共舞
滬通長江大橋安裝阻尼器
阻尼振動
受迫振動
共 振
外力作用
下的振動
2.6 受迫振動 共振
①受到阻力
②振幅逐漸減小
③周期和頻率不變
④機械能逐漸減小
特點
特點：
條件：
特點：振幅達到最大值
共振曲線： 圖像
應用與防止
fo
A
O
f
【練習1】(多選)如圖，A球振動后，通過水平細繩迫使B、C振動，下面說法中正確的是( )
A、只有A、C振動周期相等
B、A、B、C的振幅一樣大
C、C的振幅比B的振幅大
D、A、B、C的振動周期相等
A
B
C
2m
4m
2m
解析：B和C做的是受迫振動，周期與A的周期相等，故D正確。
其中C的擺長與A的擺長相等，即C的固有周期等于驅動力的周期，發生共振，故C的振幅大，C正確。
CD
【練習2】 把一個篩子用四根彈簧支起來，篩子上固定一個電動偏心輪，它每轉一周，給篩子一個驅動力，這樣就做成了一個共振篩，篩子做自由振動時，完成10次全振動用時15 s，在某電壓下，電動偏心輪轉速是36 r/min。已知增大電壓可使偏心輪轉速提高，增加篩子質量，可以增大篩子的固有周期，那么要使篩子的振幅增大，下列哪些做法是正確的( )
A. 提高輸入電壓 B. 降低輸入電壓
C. 增加篩子質量 D. 減少篩子質量
解析：篩子振動固有周期
驅動力周期
要使篩子振幅增大，就得使兩個周期值靠近，方法一是使驅動力周期變小，提高電動偏心輪的頻率，固需增大電壓，A對；方法二是增加篩子的固有周期，固需增加篩子的質量，C對。
AC

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