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第十一章,机械振动,第五节外力作用下的振动,课前预习,1固有振动振动系统_的振动。2固有频率_振动的频率。3阻尼振动振幅_的振动。,固有振动、阻尼振动,在不受外力作用下,固有,逐渐减小,4对阻尼振动的理解(1)阻尼振动振幅减小的快慢跟所受阻尼的大小有关。阻尼越大，_得越快。(2)阻尼振动若在一段不太长的时间内振幅没有明显的减小，可以把它当做_来处理。,振幅减小,简谐运动,1驱动力作用于振动系统的_外力。2受迫振动系统在_作用下的振动叫受迫振动。3受迫振动的频率做受迫振动的系统振动稳定后，其振动频率等于_的频率，与系统的_无关。,受迫振动,周期性,驱动力,驱动力,固有频率,1条件驱动力频率_系统的固有频率。2特征共振时受迫振动的_最大。,共振,等于,振幅,3共振的应用与防止(1)共振的应用采用方法：在应用共振时，驱动力频率接近或等于振动系统的_。实例：转速计、_。(2)共振的防止采用方法：在防止共振时，驱动力频率与系统的_相差越大越好。实例：部队过桥时用_；火车过桥时_；轮船航行时，改变航向或_。目的都是驱动力的频率_物体的固有频率。,固有频率,共振筛,固有频率,便步,减速,航速,远离,判一判(1)阻尼振动是机械能不断减小的振动，它一定不是简谐运动。()(2)单摆的振幅越来越小，是因为其能量在不断消失。()(3)在外力作用下的振动就是受迫振动。()(4)受迫振动的频率与振动系统的固有频率无关。()(5)驱动力频率越大，振幅越大。()(6)共振只有害处没有好处。(),选一选(陕西西北大学附中2016年高二下学期期中)如图所示，五个摆悬挂于同一根绷紧的水平绳上，先让A摆动起来(摆角不超过5)，下列结论正确的是()AE摆发生振动，其余摆均不动B所有的摆以相同的频率振动C所有的摆以相同的摆角振动D以上说法均不正确解析：B、C、D、E球做受迫振动，其频率均与A球的频率相同，E的摆角最大，选项B正确。,B,想一想某工厂的一个车间里，机器一开动，整个车间就灰尘四起，即对工人的健康有害，也影响产品的质量，为此厂里请来了一个建筑工程师，他到车间看后，叫人在车间里建了几根水泥立柱，问题就解决了。请你解释其中的奥秘。答案：建几根水泥立柱，改变了车间的固有频率，使之不再与机器的振动频率接近，避免车间产生共振现象。,课内探究,生活中会见到阵风吹过树枝，使树枝左右摇摆，一会儿树枝就会停下来，而荡秋千的小朋友在一旁大人的不断推动下不停地摆动。(1)树枝的运动是什么运动？(2)秋千的摆动是什么运动？提示：(1)阻尼振动(2)受迫振动,探究一比较简谐运动、阻尼振动与受迫振动,1认识三种振动(1)简谐运动是一种理想化的模型，物体运动过程中的一切阻力都不考虑。(2)阻尼振动考虑阻力的影响，是更实际的一种运动。(3)受迫振动是物体做阻尼振动时受到周期性驱动力作用下的振动。,2简谐运动、阻尼振动与受迫振动的比较,特别提醒：(1)阻尼振动的频率：阻尼振动中振幅虽逐渐减小，但振动频率不会变化，此频率称为固有频率，由振动系统决定。(2)阻尼振动与简谐运动的关系：实际的振动都会受到阻力的作用，是阻尼振动。当阻力很小时，可认为是简谐运动。,(多选)一单摆在空气中振动，振幅逐渐减小，下列说法正确的是()A单摆的机械能逐渐转化为其他形式的能B单摆后一时刻的动能一定小于前一时刻的动能C单摆振幅减小，频率也随着减小D单摆振幅虽然减小，但其频率不变,AD,解题指导：理解阻尼振动要从两个方面入手：一是从振动能量上来讲，由于阻力做功，振动物体的机械能逐渐减小，振幅逐渐变小，但由于振动中动能与势能相互转化，不能说下一时刻的动能(或势能)变小；二是从振动周期、频率上看，周期与频率由振动系统本身决定，阻尼振动中周期、频率不变。解析：单摆做阻尼振动，因不断克服空气阻力做功使机械能转化为内能，但是在振动过程中，动能和势能仍不断相互转化，不能确定两个时刻的动能与势能的大小关系，故选项A正确，选项B错误。做阻尼振动的物体，频率由系统的特征决定，与振幅无关，所以其频率不变，选项C错误，选项D正确。,对点训练1(多选)下列说法正确的是()A实际的自由振动必然是阻尼振动B在外力作用下的振动是受迫振动C阻尼振动的振幅越来越小D受迫振动稳定后的频率与自身物理条件无关解析：实际的自由振动中，由于阻力不可避免，故是阻尼振动，A正确；只有在周期性外力(驱动力)的作用下物体所做的振动才是受迫振动，B错误；阻尼振动振幅越来越小，C正确；受迫振动稳定后的频率等于驱动力的频率，D正确。,ACD,用扁担挑水时，有时桶里的水会荡得厉害，并从桶中溅出来，这是为什么？,探究二对共振的理解,提示：人挑水时，通过扁担对水桶施加周期性的驱动力，当驱动力的频率等于桶里水的固有频率时，水发生共振，水的动荡就越来越厉害，就会从桶中溅出来。,1共振的定义物体做受迫振动时，当驱动力的频率等于系统的固有频率时，振动的振幅最大，这种现象叫共振。2发生共振的条件f驱f固，即驱动力的频率等于振动系统的固有频率。,3共振曲线如图所示。共振曲线直观地反映出驱动力的频率对受迫振动物体振幅的影响。由共振曲线可知，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。4从功能关系理解当驱动力的频率等于固有频率时，驱动力整个周期都与物体运动方向一致，从而任何时间都做正功，振动能量不断增加，直到增加的能量等于克服阻力消耗的能量时，振幅达到最大值。,特别提醒：(1)受迫振动的振幅与驱动力频率有关。(2)受迫振动的振幅可以不变，但受迫振动的机械能是不守恒的。(3)共振是物体做受迫振动时的一种特殊现象。共振有利时尽量让f接近f0，有害时尽量让f远离f0。,如图所示，在曲轴A上悬挂一个弹簧振子，如果不转动把手B，而用手向下拉振子小球m，放开手后，让小球上下自由振动测得弹簧振子做30次全振动所用的时间是15s；如果匀速转动把手，也可使弹簧振子上下振动。若使把手以转速n30r/min匀速转动，当弹簧振子的振动达到稳定后，它的振动周期是_s。若要想使弹簧振子的振幅达到最大，则把手的转速应为_r/min。,2,120,解题指导：匀速转动摇把后，振子做受迫振动，驱动力的周期等于把手转动的周期。根据受迫振动特征f受迫f驱，有T受迫T驱。为使振子的振幅达到最大，只要T驱T固即可。,对点训练2(辽宁省大连市20172018学年高二下学期期中)一个单摆在地面上做受迫振动，其共振曲线(振幅A与驱动力频率f的关系)如图所示，则()A此单摆的固有周期约为0.5sB此单摆的摆长约为1mC若摆长增大，单摆的固有频率增大D若摆长增大，共振曲线的峰将向右移动,B,素养提升,(1)利用：由共振的条件知，要利用共振，就应尽量使驱动力的频率与物体的固有频率一致。(2)防止：由共振曲线可知，在需要防止共振危害时，要尽量使驱动力的频率和固有频率不相等，而且相差越大越好。,共振的利用与防止,(多选)把一个筛子用四根弹簧支起来，筛子上一个电动偏心轮，它每转一周，给筛子一个驱动力，这样就做成了一个共振筛(如图所示)，筛子做自由振动时，完成10次全振动用时15s，在某电压下，电动偏心轮转速是36r/min。已知增大电压可使偏心轮转速提高；增加筛子的质量，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减小筛子质量,AC,方法提升：共振筛的工作原理是利用共振现象，当电动机偏心轮的转动周期跟筛子的固有周期相等时，就会发生共振。,
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