约1320字。
第十一章机械振动
5. 外力作用下的振动
【学习目标】
1.知道什么是受迫振动,知道受迫振动的频率等于驱动力的频率.
2.知道什么是共振以及发生共振的条件.
3.知道共振的应用和防止的实例.
【重点难点】
共振以及发生共振的条件
【课前预习】
1.阻尼振动
(1)阻尼振动是指振幅逐渐减小的振动,它是从振幅是否变化的角度来区分.
(2)等幅振动不受阻力作用.
2.受迫振动
物体在周期性变化的外力作用下的振动叫受迫振动,受迫振动稳定时,系统振动的频率等于驱动力的频率,与系统的固有频率无关.
3.共振
(1)共振的条件是驱动力的频率等于振动系统的固有频率,产生共振时,物体的振幅最大.
(2)在需要利用共振时,应使驱动力的频率接近或等于振动系统的固有频率;而在需要防止共振时,应使驱动力的频率与振动系统的固有频率不同,而且相差越大越好.
【预习检测】
1、关于阻尼振动,下列说法中正确的是()
A. 机械能不断减少B. 动能不断减少C. 振幅不断减小D. 一定不是简谐运动
2、两个弹簧振子,甲的固有频率是100Hz,乙的固有频率是400Hz,若它们均在频率是300Hz的驱动力作用下做受迫振动,则()
A.甲的振幅较大,振动频率是100Hz B.乙的振幅较大,振动频率是300Hz
C.甲的振幅较大,振动频率是300Hz D.乙的振幅较大,振动频率是400Hz
3、关于受迫振动,下列说法中正确的是:()
A. 是在一定外力作用下的振动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
【参考答案】
【预习检测】
1.A,B,C 2.B 3.A,B
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【典题探究】
例1若空气阻力不可忽略,单摆在小于10°的偏角的摆动中,总是减小的物理量为( )
A.振幅B.位移C.周期D.机械能
解析:有空气阻力时,振动为阻尼振动,振幅不断减小,机械能也不断减小.在平衡位置,位移为零;而后位移增大,直至动能为零时位移达到最大;然后位移又减小到零,所以位移不是一直减小.根据单摆周期公式T=2π ,不变,则T不变,故选项A、D正确.
答案:AD
拓展振幅的大小表征一个振动系统总机械能的大小,若振动过程有介质阻力做功时,机械能减小转化为内能,故振幅减小.阻尼振动过程中动能或势能在一段时间内可以是增大的.
例2一单摆在空气中振动,振幅逐渐减小,下列说法正确的是( )
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