物理 第一章 机械振动 第4讲 阻尼振动 受迫振动 教科版选修34.ppt

第第4讲阻尼振动受迫振动讲阻尼振动受迫振动 目目标标定定位位 1.知知道道阻阻尼尼振振动动和和无无阻阻尼尼振振动动并并能能从从能能量量的的观观点点给给予予说说明明.2.知知道道受受迫迫振振动动的的概概念念知知道道受受迫迫振振动动的的频频率率等等于于驱驱动动力力的的频频率率，而而跟跟振振动动物物体体的的固固有有频频率率无无关关.3.理理解解共共振振的的概念，知道常见共振的应用和危害概念，知道常见共振的应用和危害一、阻尼振动一、阻尼振动1阻尼振动阻尼振动系系统统在在振振动动过过程程中中受受到到_的的作作用用，振振动动逐逐渐渐消消逝逝，_逐逐步步转转变变为为其其他他能能量量，这这种种振振动动叫叫做做_振振动动2自由振动自由振动(无阻尼振动无阻尼振动)系系统统不不受受外外力力作作用用，也也不不受受任任何何阻阻力力，只只在在自自身身_作用下的振动作用下的振动阻力阻力 振动能量振动能量 阻尼阻尼 回复力回复力 3固固有有频频率率：_振振动动的的频频率率固固有有频频率率由由_ _决定决定想想一一想想阻阻尼尼振振动动中中，在在振振幅幅逐逐渐渐减减小小的的过过程程中中，振振子子的的周期如何变化？周期如何变化？答案答案不变周期与振幅无关不变周期与振幅无关自由自由 系统本身的系统本身的 特征特征 二、受迫振动二、受迫振动1驱动力：驱动力：_的外力的外力2受迫振动：受迫振动：系统在系统在_作用下的振动作用下的振动3振振动动稳稳定定后后受受迫迫振振动动的的周周期期总总等等于于_的的周周期期，受受迫迫振动稳定后的频率与物体的固有频率振动稳定后的频率与物体的固有频率_关系关系三、共振三、共振驱驱动动力力的的频频率率_振振动动物物体体的的固固有有频频率率时时，受受迫迫振振动动的的振幅最大，这种现象叫做振幅最大，这种现象叫做_周期性周期性 驱动力驱动力 驱动力驱动力 没有没有 等于等于 共振共振 想想一一想想自自由由振振动动、受受迫迫振振动动和和共共振振分分别别对对应应的的周周期期(或或频频率率)是什么？是什么？答答案案自自由由振振动动对对应应固固有有周周期期(或或固固有有频频率率)，受受迫迫振振动动对对应应驱驱动动力力的的周周期期(或或频频率率)，而而共共振振对对应应的的是是驱驱动动力力的的周周期期(或频率或频率)与固有周期与固有周期(或频率或频率)相等相等四、共振的应用和防止四、共振的应用和防止在在需需要要利利用用共共振振时时，应应使使驱驱动动力力的的频频率率_或或_振振动动系系统统的的固固有有频频率率；在在需需要要防防止止共共振振时时，应应使使驱驱动动力力的的频频率率_振动系统的固有频率振动系统的固有频率.接近接近 等于等于 远离远离 1阻阻尼尼振振动动是是振振动动系系统统在在阻阻力力的的作作用用下下，振振幅幅逐逐渐渐减减小小的的振振动动说说明明：阻阻尼尼振振动动中中振振幅幅虽虽逐逐渐渐减减小小，但但振振动动的的频频率率不不会会变变化，此频率为固有频率，由振动系统决定化，此频率为固有频率，由振动系统决定2受受迫迫振振动动是是指指系系统统在在驱驱动动力力作作用用下下的的振振动动做做受受迫迫振振动动的的物物体体的的振振动动频频率率等等于于驱驱动动力力的的频频率率，与与物物体体的的固固有有频频率率无无关关说说明明：受受迫迫振振动动中中，若若周周期期性性的的驱驱动动力力给给系系统统补补充充的的能能量量与与系系统统因因振振动动阻阻尼尼消消耗耗的的能能量量相相等等，物物体体做做等等幅幅振振动动，但但此振动不是简谐运动此振动不是简谐运动一、阻尼振动和受迫振动一、阻尼振动和受迫振动【例例1】(多多选选)一一单单摆摆在在空空气气中中振振动动，振振幅幅逐逐渐渐减减小小，下下列列说法中正确的是说法中正确的是()A振动能量逐渐转化为其他形式的能振动能量逐渐转化为其他形式的能B后一时刻的动能一定小于前一时刻的动能后一时刻的动能一定小于前一时刻的动能C后一时刻的势能一定小于前一时刻的势能后一时刻的势能一定小于前一时刻的势能D后一时刻的机械能一定小于前一时刻的机械能后一时刻的机械能一定小于前一时刻的机械能解解析析单单摆摆在在振振动动过过程程中中，因因不不断断克克服服空空气气阻阻力力做做功功使使振振动动能能量量逐逐渐渐转转化化为为内内能能，A、D正正确确；虽虽然然单单摆摆总总的的机机械械能能在在逐逐渐渐减减小小，但但在在振振动动过过程程中中动动能能和和势势能能仍仍不不断断地地相相互互转转化化，动动能能转转化化为为势势能能时时，动动能能逐逐渐渐减减小小，势势能能逐逐渐渐增增大大，而而势势能能转转化化为为动动能能时时，势势能能逐逐渐渐减减小小，动动能能逐逐渐渐增增大大，所所以以不不能能断断言言后后一一时时刻刻的的动动能能(或或势势能能)一一定定小小于于前前一一时时刻刻的的动能动能(或势能或势能)，故，故B、C错误错误答案答案AD解解析析受受迫迫振振动动的的频频率率等等于于驱驱动动力力的的频频率率，把把手手转转动动的的频频率为率为1 Hz，选项，选项A正确正确答案答案A二、对共振的理解二、对共振的理解1定义定义物物体体做做受受迫迫振振动动时时，当当驱驱动动力力的的频频率率等等于于系系统统的的固固有有频频率率时，振动的振幅最大，这种现象叫共振时，振动的振幅最大，这种现象叫共振2发生共振的条件发生共振的条件f驱驱f固固，即驱动力的频率等于振动系统的固有频率，即驱动力的频率等于振动系统的固有频率4共振的防止与利用共振的防止与利用(1)利利用用：由由共共振振的的条条件件知知，要要利利用用共共振振，就就应应尽尽量量使使驱驱动动力力的的频频率率与与物物体体的的固固有有频频率率一一致致如如共共振振筛筛、共共振振转转速速计计等等(2)防防止止：由由共共振振曲曲线线可可知知，在在需需要要防防止止共共振振危危害害时时，要要尽尽量量使使驱驱动动力力的的频频率率和和固固有有频频率率不不相相等等，而而且且相相差差越越多多越越好好如：部队过桥应便步走如：部队过桥应便步走说明：共振是物体做受迫振动时的一种特殊现象说明：共振是物体做受迫振动时的一种特殊现象解解析析A振振动动起起来来后后，使使得得B、C、D、E做做受受迫迫振振动动，振振动动的的频频率率都都等等于于A振振动动的的频频率率，即即各各摆摆振振动动的的周周期期都都相相等等，选选项项C错错误误，D正正确确；由由于于D与与A的的摆摆长长相相差差最最大大，E与与A的的摆摆长长相相等等，所所以以D的的振振幅幅最最小小，E发发生生共共振振，振振幅幅最最大大，选选项项A错误，错误，B正确正确答案答案BD【例例4】(多多选选)如如图图4所所示示一一弹弹簧簧振振子子做做受受迫迫振振动动时时的的振振幅幅与与驱动力频率的关系，由图可知驱动力频率的关系，由图可知()图图4A驱动力频率为驱动力频率为f2时，振子处于共振状态时，振子处于共振状态B驱动力频率为驱动力频率为f3时，振子的振动频率为时，振子的振动频率为f3C假如让振子自由振动，它的频率为假如让振子自由振动，它的频率为f2D振子做自由振动时，频率可以为振子做自由振动时，频率可以为f1、f2、f3解解析析由由题题图图可可知知当当驱驱动动力力的的频频率率为为f2时时，振振子子的的振振幅幅最最大大，即即振振子子发发生生共共振振现现象象，故故A正正确确；由由共共振振条条件件知知振振子子的的固固有有频频率率为为f2，所所以以C正正确确，D错错误误；振振子子做做受受迫迫振振动动时时，振振动频率由驱动力的频率决定，故动频率由驱动力的频率决定，故B正确正确答案答案ABC