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1、 廣東省汕頭市澄海中學(xué)高中物理 第11-12章 振動(dòng)和波 外力作用下的振動(dòng) 新人教版選修3-4 【知識(shí)概要】 1. ___________________________________________叫做固有頻率。 阻尼振動(dòng)：_______________________________的振動(dòng)叫做阻尼振動(dòng)． 2.受迫振動(dòng)： （1)振動(dòng)系統(tǒng)在周期性_______________的振動(dòng)叫做受迫振動(dòng)． （2)受迫振動(dòng)穩(wěn)定時(shí)，系統(tǒng)振動(dòng)的頻率等于____________，跟系統(tǒng)的固有頻率無(wú)關(guān)． 3.共振 （1)當(dāng)________________等于_____________

2、_______時(shí)，物體的振幅最大的現(xiàn)象叫做共振． (2）條件：驅(qū)動(dòng)力的頻率等于振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率．f驅(qū)=f周 （3)共振曲線(xiàn)．如圖所示． 4．機(jī)械振動(dòng)的分類(lèi)： (a)依據(jù)振動(dòng)的特點(diǎn)分： (1)一般振動(dòng)。 (2)簡(jiǎn)諧振動(dòng)。（等幅振動(dòng)） (b)依據(jù)振動(dòng)形成的原因分： (1)自由振動(dòng)：使物體振動(dòng)起來(lái)后，不再補(bǔ)充能量。其振動(dòng)周期叫固有周期（頻率）。 (2)受迫振動(dòng)：物體在驅(qū)動(dòng)力作用下（周期性變化的外力）的振動(dòng)。 其振動(dòng)的周期等于驅(qū)動(dòng)力的周期（頻率）。而與本身的固有周期（頻率）無(wú)關(guān)。 驅(qū)動(dòng)力的作用過(guò)程就是在不斷地向振動(dòng)物體提供機(jī)械能，補(bǔ)充能量，使振動(dòng)繼續(xù)下去。 當(dāng)驅(qū)動(dòng)

3、力的周期（頻率）與物體的固有周期（頻率）相等時(shí)，受迫振動(dòng)的振幅最大，此時(shí)發(fā)生共振現(xiàn)象，所以產(chǎn)生共振的條件是f驅(qū)=f周 (c)依據(jù)振幅的變化情況分： (1)等幅振動(dòng)（又叫無(wú)阻尼振動(dòng)） (2)減幅振動(dòng)（又叫阻尼振動(dòng)） 注意：等幅振動(dòng)、阻尼振動(dòng)是從振幅是否變化的角度來(lái)區(qū)分的,等幅振動(dòng)不一定不受阻力作用． 【課堂例題】 【例1】( ) 關(guān)于阻尼振動(dòng)，以下說(shuō)法中正確的是: A.機(jī)械能不斷減小 B.動(dòng)能不斷減小 C.振幅不斷減小 D.一定不是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 【例2】（ ）如圖所示，一根水平細(xì)鋼絲兩邊固定，它下面懸

4、掛三個(gè)擺長(zhǎng)為lA=1.00m，lB=0.50m，lC=0.25m的單擺，三個(gè)擺球相同，現(xiàn)用周期變化的外力作用于細(xì)鋼絲上，下述判斷正確的是： A.外力的頻率為0.5Hz時(shí)，B球振幅最大 B.外力的頻率為1Hz時(shí)，A球振幅最大 C.外力的頻率為1Hz時(shí)，C球振幅最大 D.外力的頻率為2Hz時(shí)，A球振幅最大 【例3】( )關(guān)于共振的防止和利用，應(yīng)做到： A． 利用共振時(shí)，應(yīng)使驅(qū)動(dòng)力的頻率接近或等于振動(dòng)物體的固有頻率 B． 利用共振時(shí)，應(yīng)做驅(qū)動(dòng)力的頻率大于或小于振動(dòng)物體的固有頻率 C． 防止共振危害時(shí)，應(yīng)盡量使驅(qū)動(dòng)力頻率接近或等于物體的固有頻率 D． 防止

5、共振危害時(shí)，應(yīng)使驅(qū)動(dòng)力頻率遠(yuǎn)離振動(dòng)物體的固有頻率 【例4】汽車(chē)在一條起伏不平的公路上行駛，路面上凸起處相隔的距離大約都是16米，汽車(chē)的車(chē)身是裝在彈簧上的，當(dāng)汽車(chē)以8米／秒的速度行駛時(shí)，車(chē)身起伏振動(dòng)得最激烈，求：彈簧的固有周期為多少？ 【例5】如圖所示。曲軸上掛一個(gè)彈簧振子，轉(zhuǎn)動(dòng)搖把，曲軸可帶動(dòng)彈簧振子上下振動(dòng)。開(kāi)始時(shí)不轉(zhuǎn)動(dòng)搖把，讓振子自由振動(dòng)，測(cè)得其頻率為2Hz.現(xiàn)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)搖把，轉(zhuǎn)速為240r/min。（1）當(dāng)振子穩(wěn)定振動(dòng)時(shí)，它的振動(dòng)周期是多大？（2）轉(zhuǎn)速多大時(shí)，彈簧振子的振幅最大？ 【鞏固訓(xùn)練】( )1. A 、B

6、兩個(gè)彈簧振子，A的固有頻率為f，B的固有頻率為4f，若它們均在頻率為3f的驅(qū)動(dòng)力作用下做受迫振動(dòng)，則： A． 振子A的振幅不大，振動(dòng)頻率為F B.振子B的振幅較大，振動(dòng)頻率為3f C. 振子A的振幅較大，振動(dòng)頻率為3f D.振子B的振幅較大，振動(dòng)頻率為f ( )2. 關(guān)于受迫振動(dòng)，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是： A．它必然受周期性變化的外力 B．它可以是無(wú)阻尼的振動(dòng) C．穩(wěn)定后物體做簡(jiǎn)諧振動(dòng) D．穩(wěn)定后物體做周期性振動(dòng) 3.在火車(chē)車(chē)廂里用懸掛一個(gè)小球，由于鐵軌接合處的震動(dòng)使小球擺動(dòng)，如果鐵軌長(zhǎng)12.5m，線(xiàn)長(zhǎng)40cm，那么當(dāng)火車(chē)的速度達(dá)到_________時(shí)，球擺動(dòng)的振幅最大？ 4.洗衣機(jī)脫水缸正常工作時(shí)，轉(zhuǎn)速為2800r/min，脫水后切斷電源到電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間為16s，實(shí)際發(fā)現(xiàn)13s左右時(shí)，洗衣機(jī)震動(dòng)得最為激烈。若切斷電源后轉(zhuǎn)速是隨時(shí)間均勻減小的，求：洗衣機(jī)振動(dòng)的固有頻率大約是多少？ 5.如圖所示是一單擺的共振曲線(xiàn),該單擺的擺長(zhǎng)約為多少?共振時(shí)單擺的振幅多大? (，g取10m/s2) 2