职高物理（人教版机械建筑类）机械振动教案：外力作用下的振动.doc

外力作用下的振动 【教学目标】 1．知道阻尼振动和阻尼振动中能量转化的情况。 2．知道什么是受迫振动及其产生的条件，掌握物体做受迫振动的特点。 3．认识共振现象，掌握产生共振现象的条件。 4.了解共振的防止和应用。 重点：受迫振动的频率特点、共振的特点及条件 难点：受迫振动的频率特点、共振的特点及条件 【自主预习】 1.阻尼振动 (1)阻尼振动 实际的振动过程中，系统受到了摩擦力和其他阻力，机械能向内能转化是无法避免的，振动过程中机械能不断减小使振动逐渐减弱直至最终停止。这种振幅逐渐减小的振动叫阻尼振动。阻尼振动的图象如图11－5－1所示。 (2)特点 阻尼振动的振幅尽管在减小，但其振动周期(频率)不变，它是由振动系统决定的。振动系统确定后，其振动的周期(频率)就不变，称为固有周期(频率)。 例如：用力敲锣，由于锣受到空气的阻尼作用，振幅越来越小，锣声减弱，但音调不变。 2.受迫振动 (1)受迫振动 如果系统受到周期性外力的作用就可以利用外力对系统做功，补偿系统因阻尼作用而损失的能量，使系统持续地振动下去，这样的振动称为受迫振动。 ①驱动力：加在振动系统上的 外力，叫做驱动力。 ②物体做受迫振动时，振动稳定后的频率等于 的频率，跟物体的 无关。 (2)自由振动 像弹簧振子和单摆那样，物体偏离平衡位置后，它们就在自己的弹力或重力作用下振动起来，这种振动叫做自由振动。 ①自由振动不受外界的驱动力作用。 ②自由振动的周期(频率)为系统的 。 3.共振 (1)共振 受迫振动的物体其振动周期(或频率)取决于驱动力的周期，并且当 与物体的 相等时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振。 (2)共振的条件 ： f驱＝f固 即驱动力的频率与物体的固有频率相等。 (3)共振曲线 受迫振动的振幅随驱动力频率变化的图线，叫做共振曲线，如图所示。 【典型例题】 一、阻尼振动 【例1】一单摆做阻尼振动，则在振动过程中(　　) A．振幅越来越小，周期也越来越小 B．振幅越来越小，周期不变 C．在振动过程中，通过某一位置时，机械能始终不变 D．振动过程中，机械能不守恒，周期不变 二、受迫振动 【例2】关于受迫振动，以下说法中正确的是(　　) A．是在一恒力作用下的振动 B．振动频率可能大于或小于系统的固有频率 C．振动频率一定等于固有频率 D．振动频率一定等于驱动力的频率 三|、共振 【例3】如图11－5－4所示，两个质量分别为M和m的小球，悬挂在同一根水平细线上，当M在垂直水平细线的平面内摆动时，下列说法正确的是 (　　) A．两摆的振动周期是相同的 B．当两摆的摆长相等时，m摆的振幅最大 C．悬挂M的竖直细线长度变化时，m的振幅不变 D．m摆的振幅可能超过M摆的振幅 四、自由振动、受迫振动和共振的关系 【例4】把一个筛子用四根弹簧支起来，在筛子上安装一个电动偏轮，它每转一周，给筛子一个驱动力，这样就做成了一个共振筛，筛子做自由振动时，完成10次全振动用时15 s，在某电压下，电动偏心轮转速是36 r/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 【课后练习】 1．一列队伍过桥时，不能齐步走，这是为了(　　) A．减小对桥的压力 B．使桥受力均匀 C．减小对桥的冲力 D．避免使桥发生共振 2．如图5－1所示是单摆做阻尼振动的振动图线，下列说法正确的是(　　) A．摆球A时刻的动能等于B时刻的动能 B．摆球A时刻的势能等于B时刻的势能 C．摆球A时刻的机械能等于B时刻的机械能 D．摆球A时刻的机械能大于B时刻的机械能 3．弹簧振子在振动过程中振幅逐渐减小，这是由于(　　) A．振子开始振动时振幅太小 B．在振动过程中要不断克服外界阻力做功，消耗能量 C．动能和势能相互转化 D．振子的机械能逐渐转化为内能 4．如图5－2所示，五个摆悬挂于同一根绷紧的水平绳上，A是摆球质量较大的摆，让它摆动后带动其他摆运动，下列结论正确的是(　　) A．其他各摆的振动周期与A摆的相同 B．其他各摆的振幅都相等 C．其他各摆的振幅不同，E摆的振幅最大 D．其他各摆的振动周期不同，D摆周期最大 5．如图5－3所示装置中，已知弹簧振子的固有频率f固＝2 Hz，电动机皮带轮的直径d1是曲轴皮带轮d2的。为使弹簧振子的振幅最大，则电动机的转速应为(　　) A．60 r/min B．120 r/min C．30 r/min D．240 r/min 6．如图5－4所