11.5外力作用下的振动
11.5 外力作用下的振动
11.5 外力作用下的振动设计人：祝登峰学习目标（1）知道阻尼振动和无阻尼振动，并能从能量的观点给予说明。
（2）知道受迫振动的概念。
知道受迫振动的频率等于驱动力的频率，而跟振动物体的固有频率无关。
（3）理解共振的概念，知道常见的共振的应用和危害。
学习重点受迫振动，共振。
学习难点受迫振动，共振。
学习过程自主学习电铃响的时候，铃锤做的是等幅振动。
电磁打点计时器工作时，打点针做的是等幅振动。
挂钟的摆做的是等幅振动。
……它们的共同特点是，工作时振动物体不断地受到周期性变化外力的作用，这样的振动我们称之为受迫振动。
一、受迫振动1．定义：实际中的振动都是，由于摩擦和介质阻力做功，系统的机械能转化为了内能等其他形式的能，机械能总量逐渐减少，如果没有能量补充，最终振动要停下来。
为使振动持续下去，必须对系统施加的外力，这种力叫驱动力，也是以力的作用效果命名的力。
物体在外界驱动力作用下的振动就成为了振动。
2．特点：受迫振动的频率不等于系统时的频率，实验表明，物体做受迫振动时，振动稳定后的频率等于的频率。
二、共振1．定义：共振是一种特殊的受迫振动，当驱动力的频率跟物体的固有频率时，受迫振动的最大，这种现象叫做共振。
声音的共振现象叫做。
2．共振曲线：受迫振动的振幅A与驱动力的频率f的关系——共振曲线（如图1所示）f固表示振动物体的固有频率，当f= f固时振动最大。
三、共振的防止和利用图11．利用共振：使驱动力的频率接近，直至 振动系统的固有频率。
2．防止共振：使驱动力的频率 振动系统的固有频率。
合作学习1．如图2所示。
曲轴上挂一个弹簧振子，转动摇把，曲轴可带动弹簧振子上下振动。
开始时不转动摇把，让振子自由振动，测得其频率为2Hz.现匀速转动摇把，转速为240r/min 。
（1）当振子稳定振动时，它的振动周期是多大？（2）转速多大时，弹簧振子的振幅最大？2．铁道上每根钢轨长12.6m ，若支持车厢的弹簧和车厢组成的系统周期为0.6s ，那么列车的速度为多大时，车厢振动得最厉害？3．如图3所示，在一根张紧的水平绳上，悬挂有 a 、b 、c 、d 、e 五个单摆，让a 摆略偏离平衡位置后无初速释放，在垂直纸面的平面内振动；接着其余各摆也开始振动。
《外力作用下的振动》 知识清单
《外力作用下的振动》知识清单一、什么是外力作用下的振动在物理学中，外力作用下的振动是指一个物体在受到外部力量的持续作用下所产生的振动现象。
这种振动与物体自身的固有振动特性以及外力的性质和大小密切相关。
想象一下，一个秋千，如果没有人推动，它会在空气阻力的作用下逐渐停止摆动。
但如果有人不断地给予它推力，秋千就会持续地摆动，这就是外力作用下的振动。
二、外力作用下振动的特点1、周期性外力作用下的振动通常具有周期性，即振动的状态会在一定的时间间隔内重复出现。
例如，一个被周期性外力驱动的弹簧振子，其位移、速度和加速度等物理量都会按照一定的周期变化。
2、与外力的关系振动的幅度和频率往往取决于外力的大小和频率。
当外力的频率与物体的固有频率接近时，会出现共振现象，此时振动的幅度会显著增大。
3、能量输入外力持续为振动系统提供能量，以克服系统内部的阻尼和能量损耗，从而维持振动的持续进行。
三、常见的外力作用下振动的例子1、机械振动比如发动机中的活塞运动，它是在燃气压力的周期性外力作用下进行的。
2、电磁振动扬声器中的音圈在交变电流产生的磁场作用下振动，从而发出声音。
3、声学振动管乐器中的空气柱在吹奏者吹气产生的外力作用下振动，发出特定的音调。
四、共振现象共振是外力作用下振动中一个非常重要的概念。
当外力的频率等于物体的固有频率时，物体的振动幅度会达到最大。
例如，部队在过桥时，如果步伐的频率与桥的固有频率接近，可能会导致桥的共振，从而使桥发生严重的损坏甚至坍塌。
在实际生活中，我们可以利用共振现象，比如收音机调谐选台就是通过调节电路的固有频率来与接收的无线电波频率共振，从而实现清晰接收特定电台的信号。
但共振也可能带来危害，比如在地震中，建筑物的固有频率如果与地震波的频率接近，就容易遭到严重破坏。
五、阻尼振动在现实世界中，几乎所有的振动都会受到阻尼的影响。
阻尼是指振动系统在运动过程中由于各种阻力而导致能量逐渐损耗，振动幅度逐渐减小的现象。
外力作用下的振动 受迫振动
结论：受迫振动的频率总是与驱动力的频率相等，与系统 的固有频率无关。
既然受迫振动的频率和驱动力频率有关，那么受迫振动的 频率是否也和驱动力的频率有关呢？
实验探究（二）
仿真鱼洗（共振碗） 驱动力来源： 带偏心轮的马达 驱动力频率改变：滑动变阻器 观察：水面的变化
结论：当系统做受迫振动时，系统的振幅与驱动力的频率有关。
神奇的现象
11.5 外力作用下的振动
北仑中学 邵奇
从受力的角度进行分类
简谐运动
• 弹簧振子 • 单摆（小角度）
什么力提供回复力？
• 弹簧弹力和重力的合力 • 这个合力总是指向平衡位置
如果振动系统只有内部的回复力，此时振动叫做固有振动。 固有振动的频率叫做固有频率。
现实生活中是否存在简谐运动？
当系统受到阻力作用时，我们说振动受到了阻尼。 系统克服阻尼的做功，消耗机械能，因而振幅减小，最后 停下来。这种振幅逐渐减小的振动，叫做阻尼振动。 那么阻尼的大小和振动幅度的减小有什么关系呢？
这种现象叫做共振。
振动曲线
图像特点 f驱= f固时，振幅有最大值 f驱与 f固差别越大时，振幅越小
生活中的共振
阅读：科学漫步
思考： ①生活中有哪些共振的例子 ②如何应用共振 ③如何防治共振
共振的应用
筋膜枪
微波炉加热
共振的防治
风阻尼器
微格教室的隔音墙板
小结：比较
共振带来的感悟
实验探究（三）
已知受迫振动的单摆的固有周期是2s
实验： 跟随节拍器，用手分别以1s、2s、3s为周期 提供驱动力。 观察： 受迫振动的小球的振幅差别。
结论：当系统做受迫振动时，如果驱动力的频率十分接近 系统的固有频率，系统的振幅会很大。
11.5-外力作用下的振动
11.5 外力作用下的振动新课标要求（一）知识与技能1、知道什么是阻尼振动；知道在什么情况下可以把实际发生的振动看作简谐运动。
2、知道什么叫驱动力，什么叫受迫振动，能举出受迫振动的实例。
3、知道受迫振动的频率等于驱动力的频率，跟物体的固有频率无关。
4、知道什么是共振以及发生共振的条件。
（二）过程与方法1、通过演示实验，了解阻尼振动的特点，明确受迫振动的频率决定于驱动力的频率。
2、通过分析实际例子，得到什么是受迫振动和共振现象，培养学生理论联系实际的能力。
（三）情感、态度与价值观1、振动有多种不同类型说明各种运动形式都是普遍性下的特殊性的具体体现。
2、通过共振产生条件的教学，认识内因和外因的关系。
教学重点受迫振动的概念以及共振及产生共振的条件。
教学难点共振及产生共振的条件。
教学方法观察、对比、讨论、阅读、实验演示、多媒体展示。
教学用具：单摆、受迫振动演示仪、共振演示仪、两个相同的带有共鸣箱的音叉、橡皮槌、CAI 课件教学过程（一）引入新课教师：通过前面的学习，我们知道做简谐运动的物体都要受到回复力的作用。
回复力是振动系统内部的相互作用，是内力。
如果振动系统不受外力的作用。
此时的振动叫固有振动，其振动频率叫做固有频率。
而实际的振动系统不可避免地要受到摩擦阻力和其他因素的影响，系统的机械能要不断损耗，在这种情况下，它将怎样运动呢？本节课我们来学习这方面的问题。
（二）进行新课1．阻尼振动前面我们研究了简谐运动中能量的转化，对简谐运动而言，当供给振动系统一定的能量使它开始振动后，由于机械能守恒，它就以一定的振幅永不停息地振动下去，简谐运动是一种理想化的振动。
下面我们来观察两个实际振动：演示：①实际的单摆发生的振动；②敲击音叉后音叉的振动。
现象：单摆和音叉的振幅越来越小，最后停下来。
解释：在单摆和音叉的振动过程中，不可避免地要克服摩擦及其他阻力做功，系统的机械能就要损耗，振动的振幅就会逐渐减小，机械能耗尽之时，振动就会停下来了。
外力作用下的振动 课件
古代的磬
原来，这口磬和饭堂的一口大钟，它们
的固有频率正好相同。每当小和尚敲响大钟 时，大钟的振动使得周围的空气也随着振动 起来，声波的频率等于大钟的固有频率，当 声波传到老和尚房内的磬上时，由于磬的固 有频率跟声波频率相同，使磬产生共振。发 出了"嗡嗡"的响声。这就是发生振动的共振 现。
为什么登山队员在登山过程中不能大声说话？
2、受迫振动： 系统在驱动力作用下的振动
3、受迫振动的特点： 受迫振动的频率总等于驱动力的频 率，与系统的固有频率无关。
1、共振曲线Leabharlann 三、共 振2、共振
驱动力的频率等于系统 的固有频率时，受迫振动 的振幅最大，这种现象叫 做共振。
驱动力的频率与系统的 固有频率相差越少，振幅 越大，相差越多，振幅越 小。
1940年，美国的全长860米的塔柯姆大桥 在建成后的4个月就因风共振而倒塌
在我国西北一带，山头终年积雪。每当春 暖花开，山上冰雪融化，雪层会离开原来的地 方滑动。往往一次偶然的大吼声，厚厚的雪层 就会因为共振而崩塌下来，因此规定攀登雪山 的勘察队员，登山队员不能大声说话。
1831年，一队骑兵通过曼彻斯特附近的一座 便桥时，由于马蹄节奏整齐，桥梁发生共振而 断裂。
军队过桥便步走，火车过桥慢行
外力作用下的振动
一、阻尼振动 1、阻尼振动：振幅逐渐减小的振动 2、阻尼振动的图像
3、振动系统受到的阻尼越大，振幅减小得越 快，阻尼过大时，系统将不能发生振动。 4、实际的自由振动一定是阻尼振动
思考:怎样才能使做阻尼振动的物 体持续不断地周期性振动下去?
二、受迫振动
1、驱动力： 作用在振动系统上的周期性外力
共振的防止和应用
1、防止： 使驱动力的频率与物体的固有频率不同，
外力作用下的振动 课件
演示的实际振动情况：
二、阻尼振动
1.阻尼振动：振幅逐渐减小的振动 简谐运动是一个等幅振动！ 2.阻尼振动的图象
3.振动系统受到的阻尼越大，振幅减 小得越快，阻尼过大时，系统将不能 发生振动。 4.实际的自由振动一定是阻尼振动
问题1：振幅减小的快慢与什么有关？
五、共振的应用和防止
1.共振的应用
①测量发动机转速的转速计 ②共振筛
发动机的转速计原理图
③微波炉加热原理： 食物中水分子的振动频率约为
2500MHz ，具有大致相同频率的电磁波 称为 “微波” 。微波炉加热食品时，炉 内产生很强的振荡电磁场，使食物中的水 分子作受迫振动，发生共振，将电磁辐射 能转化为内能，从而使食物的温度迅速升 高。微波加热是对物体内部的整体加热， 极大地提高了加热效率。
外力作用下的振动
一、固有周期和固有频率
• 定义：振动系统不受外力的作用， 此时的振动叫做固有振动，其振动 频率称为固有频率。
• 条件：在振动方向只受回复力作用 • 能量：机械能守恒 • 图像：振幅不变
现实生活中是否存在简谐运动？
演示的是实际振动情况：
当系统受到阻力的作用时， 我们说振动受到了阻尼。
的振动呢？
比如我们在荡秋千的时候，如 何能让秋千一直摆动呢？
补偿！ 驱动力！
三、受迫振动
1、驱动力： 作用在振动系统上的周期性外力
2、受迫振动机械能转化为内能，其他能转化 为机械能
请举出你所知道的受迫振动的例子
受迫振动实例： ①跳板在人走过时发生的振动 ②机器底座在机器运转时发生的振动 ③听到声音时耳膜的振动 ④电磁打点计时器的振针所做的振动
图象的意义：
11.5外力作用下的振动
11.5 外力作用下的振动一． 阻尼振动1. 固有频率：振动系统不受外力时的振动频率。
2. 阻尼振动：受阻力作用，振幅不断减小，振动机械能也减小。
二． 受迫振动1. 驱动力：周期性外力。
2. 受迫振动： 外界驱动下的振动。
3. 受迫振动特点：受迫振动频率等于驱动力的频率，与物体的固有频率无关。
三．共振1. 共振现象：当受迫振动驱动力的频率等于物体的固有频率时，受迫振动振幅最大，叫共振。
2. 共振条件：f f 固驱动力 ，f 驱动力越接近f 固，受迫振动的振幅越大。
3. 共振曲线：纵坐标A 为受迫振动振幅，横坐标为f 驱动力4. 共振的防止和利用四．例题分析例1. 自由摆动的秋千，摆动的振幅越来越小，下列说法正确的是 ( )A. 机械能守恒；B.能量正在消失；C.总能量守恒，机械能减小；D.只有动能和势能的相互转化。
练习1. 如图所示的是单摆做阻尼振动的振动图象，下列说法正确的是（ ）A.摆球A 时刻的动能等于B 时刻的动能；B.摆球A 时刻的势能等于B 时刻的势能；C.摆球A 时刻的机械能等于B 时刻的机械能；D.摆球A 时刻的机械能大于B 时刻的机械能。
例2. 如图所示，曲轴上悬挂一弹簧振子，转动摇把，曲轴可以带动弹簧振子上下振动。
开始时不转动摇把，而让振子自由上下振动，测得其频率为2 Hz ，然后匀速转动摇把，转速为240 r/min ，当振子振动稳定时，它们的振动周期为（ ）A. 0.5sB. 0.25sC. 2sD. 4s练习2. A 、B 两个弹簧振子，A 的固有频率为f ，B 的固有频率为4f ，若它们均在频率为3f 的驱动力作用下做受迫振动，则（ ）A. 振子A 振动频率为f ；B.振子A 振动频率为3f ；C. 振子B 的振动频率为3f ；D.振子B 的振动频率4f 。
例3. 在图中，当A 振动起来后，通过水平绳迫使B ，C 振动，下列说法中正确的是( )A. 只有A 、C 的振动周期相等；B. A 的振幅比B 小；C. C 振动的振幅比B 大；D. A 、B 、C 的振动周期相等。
11-5 外力作用下的振动
(2010· 三明市五校联考)如图所示，一根张紧的绳上挂几 个摆，其中A、E摆长相等，先让A摆振动起来，其他各摆也 随着振动起来，下列说法中正确的是( )
第十一章
第五节
成才之路 ·物理 ·人教版 · 必修3-4
A．其他各摆振动周期跟A摆相同 B．其他各摆振动振幅大小相等 C．其他各摆振动振幅大小不等，E摆振幅最大 D．其他各摆振动周期大小不同，D摆周期最大
第十一章
第五节
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课后强化作业（点此链接）
第十一章
第五节
答案：不变。周期与振幅无关
第十一章
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二、共振及其条件的理解 1．共振的定义：物体做受迫振动时，当驱动力的频率 等于系统的固有频率时，振动的振幅最大，这种现象叫共 振。 2．发生共振的条件 f驱＝f固，即驱动力的频率等于振动系统的固有频率。
第十一章
第五节
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3．对阻尼振动的理解 (1)阻尼振动振幅减小的快慢跟所受阻尼的大小有关。阻 尼越大， 振幅减小得越快。 (2)阻尼振动若在一段不太长的时间内振幅没有明显的减 小，可以把它当做 简谐运动 来处理。
第十一章
第五节
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第十一章
第五节
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特别提醒： ①受迫振动的振幅与驱动力频率有关。 ②受迫振动的振幅可以不变，但受迫振动的机械能是不 守恒的。 ③共振是物体做受迫振动时的一种特殊现象。 共振有 利时尽量让f接近f0，有害时尽量让f远离f0。
第十一章
选修3-4第十一章5外力作用下的振动
选修3-4第十一章5外力作用下的振动本章的主要内容是介绍在外力作用下的振动现象。
首先，我们将讨论振动的驱动力和响应，并阐述如何描述外力对振动系统的影响。
然后，我们将重点讨论阻尼振动、周期受迫振动和谐振的特性及其应用。
1.振动的驱动力和响应在实际的振动系统中，外力是造成振动的主要原因之一、它可以通过直接施加在物体上的外力、通过传感器从外界感受到的力或通过其他物体传递给物体的力来实现。
我们将振动系统分为两个主要部分:外力和物体的响应。
物体对外力的响应是通过振动特性来描述的，尤其是位移、速度和加速度等。
2.外力对振动系统的影响外力对振动系统的影响可以通过振动的频率和幅度来描述。
它可以改变振动系统的固有频率和增加振动的幅度。
当外力的频率接近于振动系统的固有频率时，振幅将会达到最大值，这种现象称为共振。
在共振条件下，外力以最大的能量作用于振动系统，并引起振动幅度的大幅增加。
3.阻尼振动阻尼是指当物体在振动时，由于受到外界介质的粘滞阻力而逐渐减小振幅的过程。
根据阻力的大小和振动系统的特性，阻尼可以分为三种类型:强阻尼、临界阻尼和弱阻尼。
强阻尼下，振幅将会逐渐减小并趋向于零；临界阻尼下，振幅会最快地减小到零；弱阻尼下，振幅会逐渐减小至一些稳定值。
4.周期受迫振动周期受迫振动是一种在外力作用下具有周期性振动的现象。
在周期性受迫振动中，外力具有与振动系统固有频率相同或接近的频率。
当外力频率与固有频率相同或接近时，会产生共振现象，振幅显著增加。
周期受迫振动广泛应用于各个领域，如电子学中的共振电路和天线，以及结构动力学研究中的地震响应等。
5.谐振的特性和应用谐振是一种特殊的周期受迫振动，它表现出固有频率和最大振幅。
谐振的特性体现在三个方面:共振频率、最大振幅和相位差。
共振频率是使振幅达到最大的频率，最大振幅是在共振频率附近振幅最大的值，而相位差是指外力和物体响应之间的时间差。
谐振现象广泛应用于天线、音乐乐器、电子仪器和建筑结构等领域。
高中物理 11.5外力下的振动详解
高中物理| 11.5外力下的振动详解做简谐运动的物体受到的回复力，是振动系统内部的相互作用。
如果振动系统不收外力的作用，此时的振动叫做固有振动，其振动频率称为固有频率。
1自由振动系统不受外力，也不受任何阻力，只在自身回复力作用下的振动，称为自由振动，也叫无阻尼振动。
特点：振幅不变，无能量损失振动图像如下：阻尼振动1.阻尼振动：系统在振动过程中受到阻力的作用，振动逐渐消失，振动能量逐步转变为其他能量。
由于振动系统受到摩擦和其他阻力，即受到阻尼作用，系统的机械能随着时间而减少，同时振幅也逐渐减小，把振幅逐渐减小的振动叫阻尼振动。
特点：振幅减小，能量减小，周期不变，频率不变振动图象如下：受迫振动1.驱动力：如果用周期性的外力作用于振动系统，补偿系统的能量损耗，使系统持续等幅地振动下去，这种周期性外力叫做驱动力。
2.受迫振动：系统在驱动力作用下的振动叫做受迫振动3.受迫振动的周期和频率：物体做受迫振动时，振动稳定后的周期周期和频率等于驱动力的周期和频率，与物体的固有周期和频率没有关系共振1.定义：驱动力的频率等于振动物体的固有频率时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振。
2.共振的条件：驱动力的频率等于振动物体的固有频率，即f驱=f固3.共振曲线：受迫振动的振幅随驱动力频率变化的图线，叫做共振曲线由图可知，f驱与f固越接近，振幅A越大；当f驱＝f固时，振幅A最大。
共振的应用与防止需要利用共振时应该使驱动力的频率接近振动系统的固有频率；需要防止共振时应该使驱动力的频率远离振动系统的固有频率。
（1）利用共振的有：共振筛、转速计、微波炉、打夯机、跳板跳水、荡秋千等（2）防止共振的有：机床底座、航海、军队过桥、高层建筑、火车车厢等习题演练一砝码和一轻弹簧构成弹簧振子，图1所示的装置可用于研究该弹簧振子的受迫振动。
匀速转动把手时，曲杆给弹簧振子以驱动力，使振子做受迫振动。
把手匀速转动的周期就是驱动力的周期，改变把手匀速转动的速度就可以改变驱动力的周期。
外力作用下的振动
演示旳是实际振动情况：
当系统受到阻力旳作用时， 我们说振动受到了阻尼。
条件：受到阻力 能量：机械能转化为内能 图象：振幅逐渐减小
演示旳实际振动情况：
二、阻尼振动
1.阻尼振动：振幅逐渐减小旳振动 简谐运动是一种等幅振动！ 2.阻尼振动旳图象
3.振动系统受到旳阻尼越大，振幅减 小得越快，阻尼过大时，系统将不能 发生振动。 4.实际旳自由振动一定是阻尼振动
4.利用共振时，应使驱动力旳频率接近或等于 振动物体旳固有频率； 预防共振时，应使驱动力旳频率与物体旳固 有频率不同，而且相差越大越好．
5.简谐运动、阻尼振动与受迫振动旳区别
5.简谐运动、阻尼振动与受迫振动旳区别 简谐运动是一种理想化旳模型，物体运
动过程中旳一切阻力都不考虑；阻尼振动却 考虑阻力旳影响，是更实际旳一种运动；而 受迫振动则是物体做阻尼振动时受到周期性 驱动力作用下旳振动．三者对比列表如下：
振动类型 比较项目
简谐运动
阻尼振动
受迫振动
产生条件 频率 振幅
不受阻力作 用
受阻力作用
受阻力和驱 动力作用
固有频率 固有频率 驱动力频率
不变
降低
大小变化不拟定
振动图象
形状不拟定
实例
弹簧振子振动， 敲锣打鼓发出旳声音
单摆做小角度 越来越弱，是因振幅
摆动
越来越小
扬声器纸盆振动发 声，钟摆旳摆动
尤其提醒： (1)阻尼振动中振幅虽逐渐减小，但振动旳 频率不会变化，此频率称为固有频率，由 振动系统决定． (2)受迫振动中，若驱动力给系统补充旳能 量与系统因振动阻尼消耗旳能量相等，物 体做等幅振动，但此振动不是简谐运动．
五、共振旳应用和预防
外力作用下的振动 课件
解析：本题考查对阻尼振动的综合认识和从图象中提取 信息的能力。单摆做阻尼振动，因此其机械能不断减小，选 项D正确，C错误；由图又看出A、B两时刻单摆的位移相 同，即在同一位置，故势能相同，选项B正确；因机械能越 来越小，所以动能B处比A处小，选项A错误。
答案：BD
题型2 受迫振动 共振
如图所示，在曲轴A上悬挂一个弹簧振子，如果 不转动把手B，而用手向下拉振子小球m，放开手后，让小 球上下自由振动测得弹簧振子做30次全振动所用的时间是 15s；如果匀速转动把手，也可使弹簧振子上下振动。若使 把手以转速n＝30r/min匀速转动，当弹簧振子的振动达到稳 定后，它的振动周期是________s。若要想使弹簧振子的振 幅达到最大，则把手的转速应为________r/min。
答案：2s,120r把一个筛子用四根弹簧支起来，筛子上一个电动 偏心轮，它每转一周，给筛子一个驱动力，这样就做成了 一个共振筛(如图所示)，筛子做自由振动时，完成10次全振 动用时15s，在某电压下，电动偏心轮转速是36r/min。已知 增大电压可使偏心轮转速提高；增加筛子的质量，可以增 大筛子的固有周期，那么要使筛子的振幅增大，下列哪些 做法是正确的( )
项目
受阻力和驱 产生条件 不受阻力作用 受阻力作用
动力作用
频率
固有频率 固有频率 驱动力频率
振动 类型 比较 项目 振幅
简谐运动 不变
阻尼振动
受迫振动
减小 大小变化不确定
振动图象
形状不确定
振动
类型 简谐运动
比较
阻尼振动
项目
实例
弹簧振子振 动，单摆做 小角度摆动
敲锣打鼓发出 的声音越来越 弱，是因振幅 越来越小
些，减小驱动力的周期；第二，增加筛子的质量使筛子的固
11.5 外力作用下的振动
TIP4：早晨起床后，由于不受前摄抑制的影响，我们可以记忆一些新的内容或 者 复习一下昨晚的内容，那么会让你记忆犹新。
Know--X分类法
费曼学习法--
实操
第二步 根据参考，复述你所获得的主要内容
（二） 根 据 参 考 复 述
1.参照教材、辅导书或笔记复述主要内容； 2.复述并不是照着读出来或死记硬背，而是用自己的话去理解 ，想象如果你要把
这个讲给别人听，你会怎样讲。 就像你按照前面的步骤对定于从句的理解是“定语部分是个从句”，就没必要死记
硬背“在复合句中，修饰某一名词或代词的从句叫做定语从句”这个概念。
3.这个步骤可以使用思维导图或流程图，可以更好加深自己的理解哦~
费曼学习法--
实操
第三步 没有任何参考的情况下，仅靠大脑，复述你所获得的主要内容
（三） 仅 靠 大 脑 复 述
1.与上一步不同的是，这一步不能有任何参考， 合上你的书本、笔记等，看看此时你的大脑里还剩下了什么； 2.仅凭记忆，如果可以复述很多，说明掌握状况还可以； 3.如果一合上书，就连关系词有哪些都想不起来了， 说明还 没有掌握，需要继续回顾。
（图片来自网络）
1 费曼学习法--实操步骤 获取并理解
2 根据参考复述
费
3 仅靠大脑复述
曼
4 循环强化
学
5 反思总结
习
6 实践检验
法
费曼学习法--
实操
第一步 获取并理解你要学习的内容
（一） 理 解 并 获 取
物体在外力作用下的振动 PPT课件 课件 人教课标版
•
46、在浩瀚的宇宙里，每天都只是一瞬，活在今天，忘掉昨天。
•
47、小事成就大事，细节成就完美。
•
48、凡真心尝试助人者，没有不帮到自己的。
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49、人往往会这样，顺风顺水，人的智力就会下降一些；如果突遇挫折，智力就会应激增长。
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50、想像力比知识更重要。不是无知，而是对无知的无知，才是知的死亡。
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51、对于最有能力的领航人风浪总是格外的汹涌。
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63、彩虹风雨后，成功细节中。
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64、有些事你是绕不过去的，你现在逃避，你以后就会话十倍的精力去面对。
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65、只要有信心，就能在信念中行走。
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66、每天告诉自己一次，我真的很不错。
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67、心中有理想 再累也快乐
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68、发光并非太阳的专利，你也可以发光。
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69、任何山都可以移动，只要把沙土一卡车一卡车运走即可。
19、就算生活让你再蛋疼，也要笑着学会忍。
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20、当你能飞的时候就不要放弃飞。
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21、所有欺骗中，自欺是最为严重的。
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22、糊涂一点就会快乐一点。有的人有的事，想得太多会疼，想不通会头疼，想通了会心痛。
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23、天行健君子以自强不息；地势坤君子以厚德载物。
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24、态度决定高度，思路决定出路，细节关乎命运。
4、驱动力的频率等于振动系统的固有频率时， 受迫振动的振幅增大，这种现象叫做共振。
5、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； 防止共振时，应使驱动力的频率与系统的固 有频率不同，而且相差越大越好．
课堂训练
1. 如图所示，是用来测量各种发动机转速的转速计 原理图。在同一铁支架NM上焊有固有频率依次 为80Hz、60Hz、40Hz、20Hz的四个钢片a、b 、c、d。将M端与正在转动的电动36机00接触，发现b 钢片振幅最大，则电动机转速为60_H_z_______r/min ，a、b、c、d此时振动频率为___________。
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小结:
1.受迫振动：物体在外界驱动力作用下的振动 2.物体做受迫振动时，振动稳定后的频率等于 驱动力的频率，跟物体的固有频率无关
3.驱动力的频率接近物体的固有频率时，受迫 振动的振幅增大，这种现象叫做共振。 4.利用共振时，应使驱动力的频率接近或等于 振动物体的固有频率； 防止共振时，应使驱动力的频率与物体的固有频 率不同，而且相差越大越好． 5.简谐运动、阻尼振动与受迫振动的区别
课堂练习 2.如图所示演示装臵，一根张紧的水平
绳上挂着四个单摆，让b摆摆动，其余各 摆也摆动起来，可以发现（ CD ） A. a 摆摆动周期最短
B. c 摆摆动周期最长
C.各摆摆动的周期均与b摆相同
D. d 摆振幅最大
3.两个弹簧振子，甲的固有频率为f，乙的 固有频率为4f，当它们均在频率为2f的驱 动力作用下做受迫振动时，则 （ ） C A、甲的振幅较大，振动频率为f B、乙的振幅较大，振动频率为4f C、甲的振幅较大，振动频率为2f D、乙的振幅较大，振动频率为2f
1948年初，一艘荷兰货船在通过马六甲海峡时， 一场风暴过后，全船海员莫名其妙地死光. 在匈牙利鲍拉得利山洞入口， 3名旅游者齐刷 刷地突然倒地，停止了呼吸......
次声波
频率小于20Hz（赫兹）的声波叫做次 声波。次声波不容易衰减，不易被水和 空气吸收。而次声波的波长往往很长， 因此能绕开某些大型障碍物发生衍射。 某些次声波能绕地球2至3周。某些频率 的次声波由于和人体器官的振动频率相 近，容易和人体器官产生共振，对人体 有很强的伤害性，危险时可致人死亡。
f驱= f固时，振幅有最大值 f驱与 f固差别越大时，振幅
越小
四、共 振
1、定义：驱动力的频率等于系统的固有频 率时，受迫振动的振幅最大，这种现象 叫做共振。 2、共振曲线
图象特点 f驱= f固时，振幅有最大值 f驱与 f固差别越大时，振幅越小
下面来看一段受 迫振动的视频
生活中的共振现象
美国有一农场农妇，习惯于用吹笛的 方式招呼丈夫回家吃饭，可当她有一次 吹笛时，居然发现树上的毛毛虫纷纷坠 地而死，惊讶之余，她到自己的果园吹 了几个小时，一下子将果树上的毛毛虫 收拾的一干二净，究其原因，还是笛子 发出的声音引起毛毛虫内脏发生剧烈共 振而死亡。
五、共振的应用和防止
2.共振的防止
使驱动力的频率与物体的固有频率不 同，而且相差越大越好。 （1）军队、火车过桥时要放慢速度. （2）机器运转时为了防止共振要调节转 速或者在振动物体底座加防振垫. （3）轮船航行时要看波浪的撞击方向而 改变速度和方向 （4）装修剧场、房屋时使用吸声材料等。
结论：
ห้องสมุดไป่ตู้
4.下列哪些实例中要应用共振?哪些实例中要防 止共振?
A.跳水运动员从跳板后端走向前端的过程中
B.跳水运动员做起跳动作的“颠板”过程
C.轮船在风浪中行驶时
D.制作小提琴的音箱时 应用共振的有：BD；防止共振的有：AC
5.如图所示为单摆做受迫振动时的共振曲线， 从图可知该单摆振动的固有频率为 Hz， 0.5 在驱动力的频率由0.4Hz增大到0.6Hz的过程 中，单摆振动的振幅变化情况是___________ , 先增大后减小 其摆长是_______. 1m (g=10m/s2)
现实生活中是否存在简谐运动？
演示的是实际振动情况：
当系统受到阻力的作用时， 我们说振动受到了阻尼。 条件：受到阻力 能量：机械能转化为内能 图象：振幅逐渐减小
演示的实际振动情况：
二、阻尼振动
1.阻尼振动：振幅逐渐减小的振动 简谐运动是一个等幅振动！ 2.阻尼振动的图象
3.振动系统受到的阻尼越大，振幅减 小得越快，阻尼过大时，系统将不能 发生振动。 4.实际的自由振动一定是阻尼振动
请举出你所知道的受迫振动的例子
受迫振动的频率跟什么有关呢?
3、受迫振动的特点：
(1) 物体做受迫振动时，振动稳 定后的频率总等于驱动力的频率， 与系统的固有频率无关。 (2) 但物体做受迫振动的振幅是 否与物体的固有频率有联系呢?
结论：受迫振动中，驱动力的频率等于振动
物体的固有频率时，振幅最大；驱动力的频 率跟固有频率相差越大，振幅越小。 横轴：表示驱动力的频率 纵轴：表示受迫振动的振幅 图象的意义：
生活中的共振现象
1831年，一队骑兵通过曼彻斯特附近的一座便 桥时，由于马蹄节奏整齐，桥梁发生共振而断裂。
军队过桥便步走，火车过桥慢行
生活中的共振现象
1940年，美国的全长860米的塔柯姆大桥 在建成后的4个月就因风共振而倒塌
1890年， 一艘名叫“马尔波罗号”帆船在从 新西兰驶往英国的途中，突然神秘地失踪了． 20 年后，人们在火地岛海岸边发现了它．奇怪的是： 船上的东西都原封未动．完好如初．船长航海日 记的字迹仍然清稀可辨；就连那些死已多年的船 员，也都“各在其位”，保持着当年在岗时的 “姿势”.
问题1：振幅减小的快慢与什么有关？
振幅减小的快慢跟所受的阻尼有关，阻尼 越大，振幅减小得越快． 问题2：物体在做阻尼振动时的周期或频率 如何变化？ 物体做阻尼振动时周期频率不变。振动的 固有周期、频率由自身的结构特点决定。 在实际问题中，阻尼振动若在一段不太长 的时间内振幅没有明显的减小，可认为是 等幅振动．
(2)受迫振动中，若驱动力给系统补充的能
量与系统因振动阻尼消耗的能量相等，物
体做等幅振动，但此振动不是简谐运动．
课堂练习
1. 如图所示，是用来测量各种发动机转速的转 速计原理图。在同一铁支架NM上焊有固有频率 依次为80Hz、60Hz、40Hz、20Hz的四个钢片a、 b、c、d。将M端与正在转动的电动机接触，发 现b钢片振幅最大，则a、b、c、d此时振动频率 3600 为_________ ， 电动机转速为_______r/min 。 60Hz
5.简谐运动、阻尼振动与受迫振动的区别 简谐运动是一种理想化的模型，物体运
动过程中的一切阻力都不考虑；阻尼振动却
考虑阻力的影响，是更实际的一种运动；而 受迫振动则是物体做阻尼振动时受到周期性 驱动力作用下的振动．三者对比列表如下：
振动类型 比较项目
简谐运动
阻尼振动
受迫振动 受阻力和驱 动力作用 驱动力频率 大小变化不 确定
0.5
6、汽车的车身是装在弹簧上的，如果 这个系统的固有周期是1.5s，汽车在 一条起伏不平的路上行驶，路上各凸 起处大约都相隔8m，汽车以多大速 度行驶时，车身上下颠簸得最剧烈？
16 m/s 3
作业
1.课本第21页问题与练习1、2、3 、 4
2.《学法大视野》第16、17页
下面来看一段阻 尼运动的视频
思考： 用什么方 法才能得到持续 的振动呢？ 比如我们在荡秋 千的时候，如何 能让秋千一直摆 动呢？
三、受迫振动
1、驱动力： 作用在振动系统上的周期性外力 2、受迫振动： 系统在驱动力作用下的振动
条件：受到阻力和驱动力 能量：机械能转化为内能，其他能转化 为机械能
11.5 外力作用下的振动
复习回顾
1.单摆的理想化模型： 在细线的一端拴上一个小球，另一端固 定在悬点上，如果线的伸缩和质量可以忽 略不计，球的直径比线长短得多。 2.单摆运动的性质： 在摆角 < 5°的条件下，单摆的振动可 看作简谐振动。 l T 2 4.单摆振动的周期公式 g 单摆周期与摆长和重力加速度有关,与振 幅和质量无关。
4. 简谐运动中动能和势能在发生 相互转化，但机械能的总量保持 不变，即机械能守恒。
振动的能量与振幅有关，振幅 越大，振动的能量越大
一、固有周期和固有频率
• 定义：振动系统不受外力的作用， 此时的振动叫做固有振动，其振动 频率称为固有频率。 • 条件：在振动方向只受回复力作用 • 能量：机械能守恒 • 图像：振幅不变
形状不确定
产生条件 频率
振幅
不受阻力作 受阻力作用 用 固有频率 固有频率 不变 减少
振动图象
实例
敲锣打鼓发出 弹簧振子振动， 的声音越来越 单摆做小角度 弱，是因振幅 摆动
扬声器纸盆振 动发声，钟摆 的摆动
特别提醒：
(1)阻尼振动中振幅虽逐渐减小，但振动的
频率不会变化，此频率称为固有频率，由 振动系统决定．
五、共振的应用和防止
1.共振的应用
①测量发动机转速的转速计
②共振筛
发动机的转速计原理图
③微波炉加热原理： 食物中水分子的振动频率约2500MHz ， 具有大致相同频率的电磁波称为 “微 波” 。微波炉加热食品时，炉内产生很强 的振荡电磁场，使食物中的水分子作受迫 振动，发生共振，将电磁辐射能转化为内 能，从而使食物的温度迅速升高。微波加 热是对物体内部的整体加热，极大地提高 了加热效率。