2.5 生活中的振动 课件 高一物理鲁科版（2019）选择性必修第一册.pptxVIP

;振动现象在自然界和日常生活中广泛存在。弹簧振子和单摆皆属于理想模型，振动过程中系统的机械能守恒，振幅不变。

然而，实际生活中的各类振动，往往存在振动阻力或其他外力的影响。这种情况下，物体振动有怎样的特点呢?本节我们将学习阻尼振动、受迫振动以及共振的相关知识，;1.阻尼振动;对于一个振动系统，若振动物体偏离平衡位置后，仅在回复力作用下振动，这种振动就是自由振动。

在实际振动过程中，由于存在阻力，振动物体需不断克服阻力做功，系统的机械能不断减小，导致振幅不断减小，直至停止振动。物理学中，把振幅不断减小的振动称为阻尼振动。;图2-25是一种阻尼振动装置及其振动图像，;在生产生活中，如果想让物体尽快停止振动，需增大阻力。;汽车在凹凸不平的路面行驶时会发生剧烈振动;仪表的指针在指示测量结果时常左右摆动，很难准确读数。可让指针摆动时受到适当的阳力，使之迅速停下来，以便于读数。;有时我们希望物体在某一段时间内可持续振动，则应减小阻力。

例如，我们隔一段时间对摆钟进行清洗，并在轴承中加润滑油，这都是为了减小阻力。

;2.受迫振动与共振;在实际的振动过程中，阻力总是客观存在的，只能设法减小而不能完全消除。

所以实际的振动如果没有能量的不断补充，最终会停下来。

为了获得稳定的振动，通常需要给振动物体施加一个周期性的外力。;例如，通电后，电磁打点计时器的振动片在永久磁铁的周期性外力作用下才会上下振动。这种周期性的外力称为驱动力(或强迫力)。在周期性外力作用下产生的振动称为受迫振动。

;受迫振动的周期和振幅遵循什么规律呢?

①物体做受迫振动时,振动稳定后的频率等于驱动力的频率,跟物体的固有频率无关;②物体做受迫振动的振幅由驱动力频率和物体的固有频率共同决定。

两者越接近，受迫振动的振幅越大两者相差越大受迫振动的振幅越小。;影响受迫振动周期的因素

安装好实验装置(图2-27)。;匀速转动摇把，摇把对弹簧振子施加周期性的驱动力，使振子做受迫振动，驱动力的周期与摇把转动的周期相同。先让弹簧振子做自由振动，测量它的固有周期。然后??动摇把，记录摇把转动的周期。;待弹簧振子振动稳定后，再记录弹簧振子做受迫振动的周期。

改变摇把的转速，重复上述实验步骤。将弹簧振子做受迫振动的周期与弹簧振子的固有周期、摇把转动的周期进行比较，找出弹簧振子做受迫振动的周期变化规律。

;;;共振现象

在支架上拴一条水平细绳，绳上间隔悬挂一些单摆(图2-28)，其中摆A和摆D的摆长相等(固有周期相同)。;将摆A拉离平衡位置，由静止释放后，摆A的摆动通过张紧的细绳对其他摆施加了一个周期性驱动力，且驱动力的周期等于摆A的固有周期，其他摆在此驱动力的作用下做受迫振动。;一段时间后，可发现固有周期与摆4周期相差越小的摆振幅越大，与摆A周期相同的摆D的振幅最大。

;上述实验表明，物体做受迫振动时，驱动力的周期(或频率)与物体的固有周期(或固有频率)当相差越小，受迫振动的振幅就越大(图2-29)。;图象的意义：

f驱=f固时，振幅有最大值

f驱与f固差别越大时，振幅越小

;荡过秋千的人都有这种经验:轻推一下使它微微摆动后，只要按照它的固有频率周期性地施加推力，尽管每次的推力都很小，经过-段时间，秋千也会荡得很高(图2-30)。这是为什么?请与同学讨论交流。;3.共振的应用与防止;在生产生活中，共振现象很常见。

路面共振破碎机

音叉共鸣箱;路面共振破碎机用于旧水泥路面的破碎;音叉共鸣箱(图2-32)也是应用共振的一个典型例子。

;;共鸣是一种声共振现象。

一些乐器如吉他、二胡、小提琴等，为增大音量，都带有一个共鸣箱。;利用共振粗略测量机器振动频率

如图2-33所示，把一些固有频率不同的钢片装在同一个支架上，可制成能粗略测量机器振动频率的装置。;将该装曼与工作着的机器紧密接触，机器的振动会引起固有频率与机器振动频率最接近的那个钢片产生较大的振幅。读出这个钢片的固有频率，就可粗略了解机器的振动频率。

;有些情况下共振会造成严重后果。

例如，轮船航行时，常会受到周期性的海浪冲击而摆动，如果海浪冲击力的频率与轮船的固有频率相同，就会发生共振，轮船可能会剧烈摇摆甚至倾覆。;人们常通过改变轮船的航向和速率，使海浪冲击力的频率与轮船的固有频率相差很大，以此防止共振发生。;集体列队经过桥梁时要便步走，以防对桥梁形成的周期性驱动力使桥梁发生共振。

;许多机电设备，如车床、磨床、电锯等，工作时都会伴随不同程度的振动，要防止它们产生共振现象。

;科学研究表明，人体各个部位的固有频率不同如大脑的固有频率为8-12Hz，人的内脏器官的固有频率为4~8Hz。

人们在生产生活中接触的各种外界振动源，很容易引起人体器官的共振，对人体造成伤害。

因此，接近振动源时，应该设法防止共振对身体造成不良影响.;能认识简谐运动的