《受迫振动 共振》 讲义

《受迫振动共振》讲义
一、引言
在物理学中，振动是一种常见的运动形式。

而受迫振动和共振作为振动现象中的重要概念，对于理解物体的运动规律和实际应用具有重要意义。

接下来，让我们深入探讨受迫振动和共振的相关知识。

二、受迫振动
（一）定义
受迫振动是指物体在周期性外力作用下的振动。

（二）特点
1、物体做受迫振动时，其振动频率等于驱动力的频率，而与物体的固有频率无关。

2、受迫振动的振幅与驱动力的频率和物体的固有频率有关。

当驱动力的频率接近物体的固有频率时，振幅会显著增大。

（三）受迫振动的实例
1、荡秋千时，旁人的推动就是一种周期性的外力，使秋千做受迫振动。

2、扬声器中纸盆的振动，是在电流产生的周期性变化的磁场作用下发生的受迫振动。

三、共振
（一）定义
共振是指当驱动力的频率等于物体的固有频率时，受迫振动的振幅
达到最大值的现象。

（二）共振的条件
驱动力的频率等于物体的固有频率。

（三）共振的特点
1、共振时，振幅达到最大。

2、共振时，能量传递效率最高。

（四）共振的危害与应用
1、危害
（1）桥梁在大风或车辆通过时，如果发生共振，可能会导致桥梁
坍塌。

（2）机器设备在运转时，如果发生共振，可能会损坏零件，影响
设备的正常运行。

2、应用
（1）在声学中，利用共振原理可以制造乐器，如小提琴、钢琴等。

（2）在无线电技术中，利用共振可以接收特定频率的电磁波。

四、受迫振动与共振的关系
受迫振动是共振的基础，而共振是受迫振动的一种特殊情况。

当驱
动力的频率逐渐接近物体的固有频率时，受迫振动的振幅逐渐增大；
当驱动力的频率等于物体的固有频率时，就发生了共振，振幅达到最
大值。

五、影响受迫振动和共振的因素
（一）物体的固有频率
物体的固有频率由其自身的性质，如质量、形状、材料等决定。

（二）驱动力的频率和振幅
驱动力的频率越接近物体的固有频率，振幅越大；驱动力的振幅越大，受迫振动的振幅也越大。

（三）阻尼
阻尼是指物体在振动过程中受到的阻力。

阻尼越大，振幅衰减越快，共振现象越不明显。

六、实验探究受迫振动和共振
（一）实验目的
通过实验观察受迫振动和共振现象，探究其规律。

（二）实验器材
弹簧振子、驱动力发生器、示波器等。

（三）实验步骤
1、安装好实验装置，使弹簧振子处于自由振动状态，测量其固有频率。

2、开启驱动力发生器，逐渐改变驱动力的频率，观察振子的振幅变化。

3、记录不同驱动力频率下的振幅数据，并绘制振幅频率曲线。

（四）实验结果分析
通过对实验数据的分析，验证受迫振动和共振的规律。

七、总结
受迫振动和共振是物理学中重要的概念，它们在日常生活和工程技术中有着广泛的应用和影响。

了解受迫振动和共振的原理，对于我们正确认识和利用振动现象具有重要意义。

同时，在实际应用中，我们需要注意避免共振带来的危害，充分发挥其有益的作用，为人类的生产和生活服务。