高中物理 第十一章 機(jī)械振動(dòng) 5 外力作用下的振動(dòng)預(yù)習(xí)導(dǎo)航 新人教版選修3-41

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外力作用下的振動(dòng) 預(yù)習(xí)導(dǎo)航 1．知道什么是阻尼振動(dòng)和阻尼振動(dòng)中能量轉(zhuǎn)化的情況。 2．知道做受迫振動(dòng)物體的振動(dòng)頻率跟固有頻率無(wú)關(guān)，而等于驅(qū)動(dòng)力的頻率。 3．知道共振以及發(fā)生共振的條件，知道共振的應(yīng)用和防止的實(shí)例。 軍隊(duì)里有明確的規(guī)定：凡行軍過(guò)橋的部隊(duì)，不準(zhǔn)在橋上齊步走或正步走，而要便步走。1906年，俄國(guó)軍隊(duì)在通過(guò)彼得堡附近一座大橋時(shí)，由于齊步走而使大橋倒塌，造成了很大的傷亡。部隊(duì)行軍過(guò)橋時(shí)為什么要便步走？ 橋梁的共振 提示：這是為了防止大橋發(fā)生共振，而使橋梁倒塌。當(dāng)整齊步伐的頻率跟大橋的固有頻率相等時(shí)，會(huì)引起共振，可能使大橋損壞，造成人員傷亡。 1．固有頻率 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體受到的回復(fù)力，是振動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)部的相互作用力。如果振動(dòng)系統(tǒng)不受外力的作用，此時(shí)的振動(dòng)叫做__________，其振動(dòng)頻率稱(chēng)為_(kāi)_________。 2．阻尼振動(dòng) 當(dāng)振動(dòng)系統(tǒng)受到阻力的作用時(shí)，我們說(shuō)振動(dòng)受到了阻尼。阻尼振動(dòng)的振幅不斷______。振動(dòng)系統(tǒng)受到的阻尼越大，振幅減小得______。當(dāng)阻尼很小時(shí)，就可以______，當(dāng)作__________來(lái)處理。 3．受迫振動(dòng) 系統(tǒng)在____________的________作用下的振動(dòng)叫做受迫振動(dòng)。受迫振動(dòng)______時(shí)，系統(tǒng)振動(dòng)的頻率等于________的頻率，與系統(tǒng)的固有頻率______。 4．共振 條件是驅(qū)動(dòng)力的頻率______物體的固有頻率。此時(shí)受迫振動(dòng)的振幅最大。 5．共振曲線 如圖所示，共振曲線的橫坐標(biāo)為_(kāi)_________，縱坐標(biāo)為受迫振動(dòng)物體的振幅。 共振曲線直觀地反映出驅(qū)動(dòng)力的頻率對(duì)受迫振動(dòng)物體振幅的影響，由共振曲線可知，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率與物體的固有頻率相等時(shí)，受迫振動(dòng)的振幅最大。 思考：用扁擔(dān)挑水時(shí)，有時(shí)桶里的水會(huì)動(dòng)蕩得厲害，并從桶中濺出來(lái)，這是為什么？如何避免發(fā)生這一現(xiàn)象？ 答案：1．固有振動(dòng)　固有頻率 2．減小　越快　忽略　簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 3．周期性變化　驅(qū)動(dòng)力　穩(wěn)定　驅(qū)動(dòng)力　無(wú)關(guān) 4．等于 5．驅(qū)動(dòng)力的頻率 思考 提示：挑水時(shí)，由于行走時(shí)肩膀的起伏，人通過(guò)扁擔(dān)對(duì)水桶的作用，使水因受到周期性的驅(qū)動(dòng)力而產(chǎn)生受迫振動(dòng)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力頻率接近或等于桶里水的固有頻率時(shí)，水桶里的水就發(fā)生共振，所以水的動(dòng)蕩越來(lái)越厲害，直到濺出來(lái)。 為了避免發(fā)生這種現(xiàn)象，就要使驅(qū)動(dòng)力的頻率和水桶里的水的固有頻率相遠(yuǎn)離，解決的辦法有改變行走的快慢或停止走動(dòng)片刻，若在桶里放些漂浮物，增大阻尼，使振動(dòng)系統(tǒng)克服阻力做功，消耗些能量，也可有效減小水的振動(dòng)幅度。