資源簡介

(共22張PPT)
第二章 機械振動
第5節 生活中的振動
擺動的秋千也會停止運動。
魚洗神奇的振動現象
實際生活中的各類振動，往往存在振動阻力或其他外力的影響。這種情況下，物體的振動有什么特點呢？
1.了解受迫振動、阻尼振動、固有頻率的概念
2.知道受迫振動的頻率由驅動力的頻率決定
3.了解共振的概念，知道發生共振的條件
4.了解共振的防止和應用
1.阻尼振動：
特點：振動物體克服阻力做功，系統機械能不斷減小，導致振幅不斷減小，直至停止運動。
如圖所示，搖曳的樹葉會停下來，擺動的秋千也會停止運動，它們為什么不能持續振動？這些振動有什么特點？
一、阻尼振動
2.阻尼振動的圖像
3.振動系統受到的阻尼越大，振幅減小得越快， 阻尼過大時，系統將不能發生振動。
4.實際的自由振動一定是阻尼振動。
思考1：阻尼振動中，在振幅逐漸減小的過程中，振子的頻率如何變化？
不變，振子的頻率與振幅無關。
思考2：在什么情況下可以把實際的振動看作簡諧運動？
當阻力很小時，在不太長的時間內看不出振幅有明顯的減小，則可以把它當作簡諧運動來處理。
思考3：阻尼振動最終要停下來，用什么方法才能得到持續的振動呢？
——補充能量
通過給擺鐘上弦，
給擺持續的周期性外力,
補償系統機械能的損耗;
答：使周期性的外力作用于振動系統，外力對系統做功，補償系統的能量損耗，使系統的振動維持下去。
1.受迫振動的周期或頻率
①安裝好實驗裝置（如圖），用力拉彈簧振子到合適位置，釋放振子，測量振子的周期T1，一段時間后振子停止運動；說明振子運動時存在阻力。（阻尼振動）
②勻速轉動搖把，搖把對彈簧 振子施加周期性的驅動力，使振子做受迫振動，記錄搖把的周期T2，振子振動的周期T3。
二、受迫振動與共振
物體做受迫振動時，振動穩定后的周期(或頻率)總等于 的周期(或頻率)，與物體的固有周期(或固有頻率)無關。
③改變搖把的轉速，重復步驟②。將彈簧振子做受迫振動的周期與彈簧振子的固有周期、搖把轉動的周期進行比較，找出彈簧振子做受迫振動的周期變化規律。
驅動力
在上述實驗中， 當搖把轉動的周期越接近彈簧振子的固有周期時，彈簧振子的振幅有什么變化
彈簧振子做受迫振動的振幅越大。
物體做受迫振動時， 驅動力的周期會對振幅產生怎樣的影響？
5.共振：驅動力的頻率等于系統的固有頻率時，受迫振動的振幅最大，這種現象叫作共振。
（1）共振的圖像
橫軸：表示驅動力的頻率；
縱軸：表示受迫振動的振幅；
（2）特點：
驅動力的頻率與物體的固有頻率越接近，受迫振動的振幅越大；
驅動力的頻率與物體的固有頻率相差越大，受迫振動的振幅越小。
f＝f固時發生共振；
f>f固或ff與f固相差越小，振幅越大。
橫軸：表示驅動力的頻率
縱軸：表示受迫振動的振幅
(4)共振曲線的特點：
f固
總結： f驅= f固時，振幅有最大值；f驅與 f固差別越大時，振幅越小。
洗衣機在衣服脫水完畢關閉電源后，脫水桶還要轉動一會才能停下來。在關閉電源后，發現洗衣機先振動得比較弱，有一陣子振動得很劇烈，然后振動慢慢減弱直至停下來。
思考1：開始時，洗衣機為什么振動比較弱？
開始時，脫水桶轉動的頻率遠高于洗衣機的固有頻率，振幅較小，振動比較弱。
思考2：期間劇烈振動的原因是什么？
當洗衣機脫水桶轉動的頻率等于洗衣機的固有頻率時發生共振，振動劇烈。
1.防止：使驅動力的頻率與物體的固有頻率不同， 而且相差越大越好。
2.應用：使驅動力的頻率接近或等于振動物體的固有頻率。
三、共振的應用與防范
（1）路面共振破碎機是一種路面破碎機械， 用于舊水泥路面的破碎 。
是通過調節振動錘頭的振動頻率， 使其等于或接近水泥路面的固有頻率，從而使錘頭下的水泥路面因局部范圍產生共振而被擊碎。這種路面共振破碎機具有破碎效率高、 破碎深度大等特點。
原理：
3.應用實例
（2）共鳴
把某一頻率的音叉插在一端開口的共鳴箱上，當敲擊音叉使它振動時， 箱內的空氣柱能產生共振，發岀較響的聲音， 這種現象稱為共鳴。共鳴是一種聲共振現象。
共鳴箱
增大音量
4.共振的防止事例
1940 年11月7日美國 Tocama 懸索橋因風共振而坍塌
在振動物體底座加防振墊
1831年，一隊騎兵通過曼徹斯特附近的一座便橋時，由于馬蹄節奏整齊，橋梁發生共振而斷裂。
4.共振的防止事例
軍隊或火車過橋時要便步走或放慢速度
1.如圖所示演示裝置，一根張緊的水平繩上掛著四個單擺，讓b擺擺動，其余各擺也擺動起來，可以發現（ ）
A.各擺擺動的周期均與b擺相同
B.a擺擺動周期最短
C.c擺擺動周期最長
D.c擺振幅最大
A
a
b
c
d
2.如圖所示，是某單擺做阻尼振動的振動圖線，下列說法正確的是（　　）
A．振動過程中周期變小
B．擺球P時刻的機械能大于N時刻的機械能
C．擺球P時刻的動能等于N時刻的動能
D．小球在P時刻和N時刻，受到繩子拉力的大小相等
B
3.如圖所示，曲軸上掛一個彈簧振子，轉動搖把，曲軸可帶動彈簧振子上下振動。開始時不轉動搖把，讓振子自由振動，測得其頻率為2Hz。現勻速轉動搖把，轉速為240r/min。則（　　）
A．當振子穩定振動時，它的振動周期是0.5s
B．當振子穩定振動時，它的振動頻率是4Hz
C．當轉速增大時，彈簧振子的振幅增大
D．當轉速減小時，彈簧振子的振幅不變
B
1.阻尼振動：振幅越來越小的振動
2.受迫振動：系統在外界驅動力作用下的振動
3.系統做受迫振動時，振動穩定后的頻率等于驅動力的頻率，跟系
統的固有頻率無關。
4.驅動力的頻率等于振動系統的固有頻率時，受迫振動的振幅增大，這種現象叫作共振。
5.利用共振時，應使驅動力的頻率接近或等于振動系統的固有頻率；防止共振時，應使驅動力的頻率與系統的固有頻率不同，而且相差越大越好。

展開更多......

收起↑