丹江口市物理 第十一章 机械振动 11.5 外力作用下的振动 新人教版选修3-4.ppt

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1、1.1.单摆做简谐运动的条件是什么单摆做简谐运动的条件是什么?思考并回答思考并回答:A.A.固定悬挂点下的单固定悬挂点下的单摆的振动振幅要衰减摆的振动振幅要衰减B.B.手持单摆却可以手持单摆却可以使单摆的振幅不变使单摆的振幅不变这两种振动在这两种振动在系统受力方面系统受力方面有什么相同点有什么相同点?都是在外力作用下的振都是在外力作用下的振动动-受迫振动受迫振动系统只在内力作用下的振动系统只在内力作用下的振动-自由振动自由振动阻力阻力手的驱动力手的驱动力+阻力阻力1.1.自由振动自由振动-系统只在内力作用下的振动系统只在内力作用下的振动一一.自由振动与受迫振动自由振动与受迫振动2.2.受迫振动

2、受迫振动-系统在外力作用下的振动系统在外力作用下的振动固有频率固有频率-振动系统自由振动时的频率振动系统自由振动时的频率(1)(1)受迫振动频率等于驱动力频率受迫振动频率等于驱动力频率,与固有频率无关与固有频率无关.(2)(2)当驱动力频率等于固有频率时当驱动力频率等于固有频率时,系统发生共振系统发生共振(振幅振幅最大最大)共振曲线共振曲线f0AmAmA1f1f2请看课件演示请看课件演示(1).(1).把一些不同长度的钢片装在同一个支架上，可用把一些不同长度的钢片装在同一个支架上，可用于制成测量发动机转速的于制成测量发动机转速的转速计转速计使转速计与开动着使转速计与开动着的机器紧密接触，机器振

3、动引起转速计的轻微振动，的机器紧密接触，机器振动引起转速计的轻微振动，这时固有频率与机器运转频率相同的那片钢片发生共这时固有频率与机器运转频率相同的那片钢片发生共振，有较大的振幅若已知钢片的固有频率，就可知振，有较大的振幅若已知钢片的固有频率，就可知道机器的转速道机器的转速(2).(2).共振筛共振筛（课本图（课本图9 93333）也是利用共振现象制成的）也是利用共振现象制成的把筛子用四根弹簧支起来，在筛架上安装一个偏心轮，把筛子用四根弹簧支起来，在筛架上安装一个偏心轮，就成了共振筛偏心轮在发动机的带动下发生转动时，就成了共振筛偏心轮在发动机的带动下发生转动时，适当调节偏心轮的转速，可以使筛子

4、受到驱动力的频率适当调节偏心轮的转速，可以使筛子受到驱动力的频率接近筛子的固有频率，这时筛子发生共振，有较大的振接近筛子的固有频率，这时筛子发生共振，有较大的振幅，提高了筛除杂物的效率幅，提高了筛除杂物的效率1.1.共振现象有许多共振现象有许多应用应用二二.共振的应用和防止共振的应用和防止(1).(1).军队或火车过桥时军队或火车过桥时，整齐的步伐或车轮对铁轨，整齐的步伐或车轮对铁轨接头处的撞击会对桥梁产生周期性的驱动力，如果驱接头处的撞击会对桥梁产生周期性的驱动力，如果驱动力的频率接近桥梁的固有频率，就可能使桥梁的振动力的频率接近桥梁的固有频率，就可能使桥梁的振幅显著增大，以致使桥梁发生断裂

5、因此，部队过桥幅显著增大，以致使桥梁发生断裂因此，部队过桥要用便步，以免产生周期性的驱动力火车过桥要慢要用便步，以免产生周期性的驱动力火车过桥要慢开，使驱动力的频率远小于桥梁的固有频率开，使驱动力的频率远小于桥梁的固有频率2.2.在某些情况下，共振也可能造成在某些情况下，共振也可能造成损害损害(3).(3).机器运转时机器运转时，零部件的运动（如活塞的运动、轮的，零部件的运动（如活塞的运动、轮的转动）会产生周期性的驱动力，如果驱动力的频率接近转动）会产生周期性的驱动力，如果驱动力的频率接近机器本身或支持物的固有频率，就会发生共振，使机器机器本身或支持物的固有频率，就会发生共振，使机器或支持物受

6、到损坏这时要采取措施，如调节机器转速，或支持物受到损坏这时要采取措施，如调节机器转速，使驱动力的频率与机器或支持物的固有频率不一致同使驱动力的频率与机器或支持物的固有频率不一致同样，厂房建筑物的固有频率也不能处在机器所能引起的样，厂房建筑物的固有频率也不能处在机器所能引起的振动频率范围之内振动频率范围之内(2).(2).轮船航行时轮船航行时，如果所受波浪冲击力的频率接近轮船，如果所受波浪冲击力的频率接近轮船左右摇摆的固有频率，可能使轮船倾覆，这时可以改变左右摇摆的固有频率，可能使轮船倾覆，这时可以改变轮船的航向和速度，使波浪冲击力的频率远离轮船摇摆轮船的航向和速度，使波浪冲击力的频率远离轮船摇

7、摆的固有频率的固有频率总之，在需要利用共振时，应使驱动力的频率总之，在需要利用共振时，应使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率；在需要防止接近或等于振动物体的固有频率；在需要防止共振时，应使驱动力的频率与物体的固有频率共振时，应使驱动力的频率与物体的固有频率不同，而且相差越大越好不同，而且相差越大越好F F驱驱F F固固F F驱驱F F固固利用利用:防止防止:趋向趋向远离远离1.1.洗衣机在把衣服脱水完毕拨掉电源后，电动机还要洗衣机在把衣服脱水完毕拨掉电源后，电动机还要转动一会儿才能停下来在拨掉电源后，发现洗衣机先转动一会儿才能停下来在拨掉电源后，发现洗衣机先振动得比较小，然后有一阵子振动

8、得很剧烈，再慢慢振振动得比较小，然后有一阵子振动得很剧烈，再慢慢振动又减小直至停下来动又减小直至停下来巩固练习巩固练习:A.A.剧烈振动时剧烈振动时,洗衣机脱水缸洗衣机脱水缸的运转频率比洗衣机的固有频的运转频率比洗衣机的固有频率大还是小率大还是小?B.B.正常脱水时，洗衣机脱水缸正常脱水时，洗衣机脱水缸的运转频率比洗衣机的固有频的运转频率比洗衣机的固有频率小还是大率小还是大?正常运转正常运转剧烈振动剧烈振动逐渐停止逐渐停止相等相等F转转f固固2.2.如图所示，一块涂有碳黑的玻璃板，质量为如图所示，一块涂有碳黑的玻璃板，质量为2kg2kg，在，在拉力拉力F F的作用下，由静止开始竖直向上作匀变速

9、运动，的作用下，由静止开始竖直向上作匀变速运动，一个装有水平振针振动频率为一个装有水平振针振动频率为5Hz5Hz的固定电动音叉在玻的固定电动音叉在玻璃板上画出了图示曲线，量得璃板上画出了图示曲线，量得 OA=1cmOA=1cm，OB=4cmOB=4cm，OC=9 cm.OC=9 cm.求外力求外力F F的大小（的大小（g g取取10m/s10m/s2 2）3.3.把把一一个个筛筛子子用用四四根根弹弹簧簧支支起起来来，筛筛子子上上装装一一个个电电动动偏偏心心轮轮，它它每每转转一一周周给给筛筛子子一一个个驱驱动动力力，这这就就做做成成了了一一个个共共振振筛筛，筛筛子子在在做做自自由由振振动动时时，

10、完完成成1010次次全全振振动动用用时时15s15s，在在某某电电压压下下电电动动偏偏心心轮轮转转速速是是36r/min36r/min。（转转/分分），已已知知如如果果增增大大电电压压可可以以使使偏偏心心轮轮转转速速提提高高，增增大大筛筛子子的的质质量量，可可以以增增大大筛筛子子的的固固有有周周期期。那那么么，要要使使筛筛子子的的振振幅增大，下列哪些做法是正确的幅增大，下列哪些做法是正确的 （）提高输入电压提高输入电压降低输入电压降低输入电压增加筛子质量增加筛子质量减小筛子质量减小筛子质量A A B.B.C C D D A 4.4.在火车车厢里用悬线吊着一个小球，由于铁轨接合处在火车车厢里用悬线吊着一个小球，由于铁轨接合处的震动使球摆动，如果铁轨长的震动使球摆动，如果铁轨长12.5m12.5m，线长，线长40cm40cm，那么，那么当火车速度达多少时，球摆动的振幅最大？当火车速度达多少时，球摆动的振幅最大？5.5.右图为一单摆的共振曲线，则该单摆的摆长约为多右图为一单摆的共振曲线，则该单摆的摆长约为多少？共振时单摆的振幅多大？（少？共振时单摆的振幅多大？（g g取取10m/s10m/s2 2）作业作业:随堂通随堂通 P32 6,7P32 6,7 P35 17 P35 17