江苏省溧阳市高二物理上学期 振动和波 外力作用下的振动学案 新人教版

【知识概要】

1. ___________________________________________叫做固有频率。

阻尼振动：_______________________________的振动叫做阻尼振动．

2.受迫振动：

（1)振动系统在周期性_______________的振动叫做受迫振动．

（2)受迫振动稳定时，系统振动的频率等于____________，跟系统的固有频率无关．

3.共振

（1)当________________等于____________________时，物体的振幅最大的现象叫做共振．

(2）条件：驱动力的频率等于振动系统的固有频率．f驱=f周

（3)共振曲线．如图所示．

4．机械振动的分类：

(a)依据振动的特点分：

(1)一般振动。 (2)简谐振动。（等幅振动）

(b)依据振动形成的原因分：

(1)自由振动：使物体振动起来后，不再补充能量。其振动周期叫固有周期（频率）。

(2)受迫振动：物体在驱动力作用下（周期性变化的外力）的振动。

其振动的周期等于驱动力的周期（频率）。而与本身的固有周期（频率）无关。

驱动力的作用过程就是在不断地向振动物体提供机械能，补充能量，使振动继续下去。

当驱动力的周期（频率）与物体的固有周期（频率）相等时，受迫振动的振幅最大，此时发生共振现象，所以产生共振的条件是f驱=f周

(c)依据振幅的变化情况分：

(1)等幅振动（又叫无阻尼振动） (2)减幅振动（又叫阻尼振动）

注意：等幅振动、阻尼振动是从振幅是否变化的角度来区分的,等幅振动不一定不受阻力作用．

【课堂例题】

【例1】( ) 关于阻尼振动，以下说法中正确的是:

A.机械能不断减小

B.动能不断减小

C.振幅不断减小

D.一定不是简谐运动

【例2】（）如图所示，一根水平细钢丝两边固定，它下

面悬挂三个摆长为l A=1.00m，l B=0.50m，l C=0.25m的单摆，三个摆球相

同，现用周期变化的外力作用于细钢丝上，下述判断正确的是：

A.外力的频率为0.5Hz时，B球振幅最大

B.外力的频率为1Hz时，A球振幅最大

C.外力的频率为1Hz时，C球振幅最大

D.外力的频率为2Hz时，A球振幅最大

【例3】( )关于共振的防止和利用，应做到：

A．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

B．利用共振时，应做驱动力的频率大于或小于振动物体的固有频率

C．防止共振危害时，应尽量使驱动力频率接近或等于物体的固有频率

D．防止共振危害时，应使驱动力频率远离振动物体的固有频率

【例4】汽车在一条起伏不平的公路上行驶，路面上凸起处相隔的距离大约都是16米，汽车的车身

是装在弹簧上的，当汽车以8米／秒的速度行驶时，车身起伏振动得最激烈，求：弹簧的固有周期

为多少？

【例5】如图所示。曲轴上挂一个弹簧振子，转动摇把，曲轴可带动弹簧振子上下振动。开始时不转动摇把，让振子自由振动，测得其频率为2Hz.现匀速转动摇把，转速为240r/min 。（1）当振子稳定振动时，它的振动周期是多大？（2）转速多大时，弹簧振子的振幅最大？

【巩固训练】( )1. A 、B 两个弹簧振子，A 的固有频率为f ，B 的固有频率为4f ，若它们均在频率为3f 的驱动力作用下做受迫振动，则：

A ． 振子A 的振幅不大，振动频率为F B.振子

B 的振幅较大，振动频率为3f

C. 振子A 的振幅较大，振动频率为3f

D.振子B 的振幅较大，振动频率为f

( )2. 关于受迫振动，下列说法错误的是：

A ．它必然受周期性变化的外力

B ．它可以是无阻尼的振动

C ．稳定后物体做简谐振动

D ．稳定后物体做周期性振动

3.在火车车厢里用悬挂一个小球，由于铁轨接合处的震动使小球摆动，如果铁轨长12.5m ，线长40cm ，那么当火车的速度达到_________时，球摆动的振幅最大？

4.洗衣机脱水缸正常工作时，转速为2800r/min ，脱水后切断电源到电动机停止转动的时间为16s ，实际发现13s 左右时，洗衣机震动得最为激烈。若切断电源后转速是随时间均匀减小的，求：洗衣机振动的固有频率大约是多少？

5.如图所示是一单摆的共振曲线,该单摆的摆长约为多少?共振时单摆的振幅多大?

(102=π

，g 取10m/s 2)