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1、第十一章 机械振动,第5节 外力作用下的振动,学习目标,1.知道阻尼振动产生的原因，知道其能量变化的特点。2.知道物体固有频率、驱动力频率的概念，知道什么是受迫振动，知道物体做受迫振动的特点。3.知道共振现象，掌握发生共振的条件。4.知道常见的共振的应用和危害，能解释生产生活中的有关现象。,现象一：唐朝的时候，洛阳某寺一僧人房间的一件乐器磬，经常莫名其妙的自动鸣响，这是什么物理原理呢？,现象二：登山队员在登山过程中不能大声说话，为什么？,问题三：各国都规定大队人马过桥，要便步通过，为什么？,古代的磬,一、固有周期和固有频率,固有周期：固有振动的周期T0,固有振动：,振动系统不受外力作用的振动,
2、物体的振动周期与频率由振动物体本身性质决定的，与振幅无关。如：弹簧振子: 单摆：,固有频率：固有振动的频率f0,二、阻尼振动,1.阻尼振动：振幅逐渐减小的振动,2.阻尼振动的图像（观看模拟动画）,3.振动系统受到的阻尼越大，振幅减小得越快，阻尼过大时，系统将不能发生振动。,三、受迫振动,1.驱动力：作用在振动系统上的周期性的外力。2.受迫振动：系统在驱动力作用下的振动。,3.特点：物体做受迫振动的频率总等于驱动力的频率，与系统的固有频率无关。,思考：物体做受迫振动时，振动稳定后的频率与什么有关？,四、共振,1.定义：驱动力的频率等于系统的固有频率时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振。（观看
3、视频：受迫振动，共振摆），2.共振条件：f驱 = f固3.规律：驱动力的频率与系统的固有频率相差越少，振幅越大，相差越多，振幅越小。,四、共振,4.共振的防止和应用,（1）防止：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。（2）应用：使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率。,四、共振,5.共振的应用实例,（1）共鸣：声音的共振现象叫共鸣。如：音叉的共鸣，乐器的共鸣箱，声音碎酒杯。,声音怎么会将酒杯震碎?,四、共振,5.共振的应用实例,（2）微波炉加热原理：,食物中水分子的振动频率约为2500MHz。微波炉加热食品时，炉内产生大致相同频率的电磁波，也称为 “微波”。使食物中的水分子
4、做受迫振动，发生共振，将电磁辐射能转化为内能，从而使食物的温度迅速升高。 微波加热是对物体内部的整体加热，极大地提高了加热效率。,四、共振,5.共振的应用实例,（3）微波武器：,古希腊的学者阿基米德曾豪情万丈地宣称：给我一个支点，我能撬动地球。 而现代的美国发明家特士拉更是“牛气”，他说：用一件共振器，我就能把地球一裂为二。,四、共振,6.共振的危害与防止实例,（1）军队或火车过桥时要便步走或放慢速度,（2）机器运转时为了防止共振要调节转速,（3）在振动物体底座加防振垫,1831年，一队骑兵通过曼彻斯特附近的一座便桥时，由于马蹄节奏整齐，桥梁发生共振而断裂。,1940年，美国的全长860米的塔
5、柯姆大桥在建成后的4个月就因横风引发“蛇形共振”而倒塌,课堂小结,1. A 、B两个弹簧振子,A固有频率为f，B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 ( ),巩固练习,B,A.振子A的振幅较大,振动频率为fB.振子B的振幅较大,振动频率为3fC.振子A的振幅较大,振动频率为3fD.振子B的振幅较大,振动频率为4f,2.如图所示演示装置中，一根张紧的水平绳上挂着四个单摆，先让b球摆动，则其余各摆的振动情况（ ）A.各摆摆动的周期均与b摆相同B.a 摆摆动周期最短C.c摆摆动周期最长D.d摆振幅最大,AD,巩固练习,3.如图所示是一个单摆的共振曲线，求：（1）单摆的摆长L（g取9.8m/s2） （2）若摆长减小，共振曲线的峰将怎样移动？为什么？,巩固练习,4.汽车的车身是装在弹簧上的，如果这个系统的固有周期是1.5s，汽车在一条起伏不平的路上行驶，路上各凸起处大约都相隔8m，汽车以多大速度行驶时，车身上下颠簸得最剧烈？,巩固练习,