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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.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,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)
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