外力作用下的振动(详细课件)

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《受迫振动用》课件

对于无法直接求解的振动方程，可以使用近似法进行求解，如摄动法、迭代法等。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
03
受迫振动的实验研究
实验设备与装置
振动台
用于产生受迫振动，模拟不同频率和振幅的振
动。
传感器
用于测量振动台产生的振动信号，包括加速度计、速度计和位移传感
隔振技术
通过在系统与振源之间添加隔振器或隔振材料，隔离或减小振动传递，从而减小或消除受迫振动。这种方法适用于减小地震、车辆或船舶等外部振源对结构的影响。
最优控制方法
最优反馈控制
基于系统的数学模型和控制目标，通过优化算法找到最优的控制策略，使得系统的受迫振动最小化。这种方法需要建立系统的精确数学模型，并可能涉及到复杂的优化问题。
在航空航天领域的应用
将受迫振动理论应用于航空航天领域，研究飞行器、卫星等在复杂环境下的振动响应和稳定性，为航空航天器的设计和优化提供技术支持。
深入研究受迫振动的本质和规律
随着科学技术的不断进步，对受迫振动的本质和规律进行更深入的研究，有助于揭示其内在机制和演化过程。
发展新型受迫振动理论模型
基于实验和观测数据，建立和发展新型的受迫振动理论模型，以更准确地描述和预测受迫振动的行为。
拓展受迫振动理论的适用范围
研究受迫振动在不同领域和不同条件下的应用，拓展其理论适用范围，为解决实际问题提供更多理论支持。
01
受迫振动的基本概念
定义与特性
定义
受迫振动是指在外力作用下物体的振动，这种振动是周期性的，其周期与外力的频率相同。
特性
受迫振动具有周期性、振幅和相位可变的特点，其振幅和相位与外力的大小和相位有关。

10612_大学物理振动波动优秀ppt课件

01
02
03
声波传播速度
声波在介质中的传播速度与介质的密度和弹性模量有关。
2024/1/25
声波衰减
声波在传播过程中会因介质的吸收和散射而逐渐衰减。
声波反射和折射
声波在遇到不同介质界面时会发生反射和折射现象。
29
案例分析：医学超声诊断技术应用
超声成像原理
利用超声波在人体组织中的反射和折射特性，将回声信号转换为图像，从而实现对人体内部结构的可视化。
04
2024/1/25
05
阻尼振动的能量逐渐转化为热能或其他形式的能量。
9
受迫振动产生条件及规律
受迫振动的定义：物体在周期性外力作用下产生的振动。
存在周期性外力作用。
2024/1/25
受迫振动的产生条件
10
受迫振动产生条件及规律
外力频率与物体固有频率不同。
2024/1/25
受迫振动的频率等于驱动力频率，与物体固有频率无关。
大学物理振动波动优秀ppt课件
2024/1/25
1
目录
• 振动基本概念与简谐振动 • 阻尼振动、受迫振动与共振 • 波动基本概念与波动方程 • 干涉、衍射与偏振现象 • 多普勒效应与声波传播特性 • 非线性振动与混沌现象初步探讨
2024/1/25
2
01
振动基本概念与简谐振动
2024/1/25
3
受迫振动的规律
当驱动力频率接近物体固有频率时，振幅显著增大，产生共振现象。
11
共振现象及其危害防范
2024/1/25
12
共振现象及其危害防范
对机器、设备等造成损坏。
对建筑物、桥梁等结构造成破坏。

外力作用下的振动受迫振动

思考：受迫振动的频率与什么有关？
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。

外力作用下的振动

振动成型与破碎
振动成型
利用振动作用，使物料在模具内产生形变，形成所需的形状和尺寸。
破碎
利用振动作用，使物料在冲击和摩擦下产生形变和破裂，实现物料的破碎和细化。
05
外力作用下的振动问题与解决方案
共振问题与预防
共振问题
当外部激励频率与系统固有频率相同时，系统会产生共振现象，导致振动幅度增大，可能对系统造成损坏。
振动的能量转换与耗散
能量转换
在振动过程中，系统的动能和势能之间相互转换，同时伴随着能量的耗散。
能量耗散
由于摩擦、阻尼等因素，振动系统的能量会逐渐减少，最终趋于静止状态。
阻尼系数
描述系统阻尼效应的参数，影响振动的幅度和持续时间。
03
外力作用下的振动特性
振动的频率与周期
总结词
频率和周期是描述振动特性的重要参数，它们决定了振动的快慢和规律性。
详细描述
频率是指单位时间内振动的次数，通常用赫兹（Hz）表示。周期是指完成一次振动所需的时间，通常用秒（s）表示。频率和周期互为倒数关系，即频率越高，周期越短。
振动的振幅与相位
总结词
振幅和相位是描述振动幅度的两个重要参数，它们决定了振动的幅度和相位关系。
VS
详细描述
振幅是指振动偏离平衡位置的幅度，通常用长度或幅度表示。相位是指振动在时间上的相对位置，通常用角度或时间表示。振幅和相位的变化会影响振动的能量和传播方向。
简谐振动方程
描述周期性振动的方程，其解为正弦或余弦函数。
阻尼振动方程
考虑阻尼效应的振动方程，其解为衰减的振荡函数。
线性振动系统与非线性振动系统
线性振动系统
当外力作用与振动的位移、速度或加速度成正比时，振动系统被称为线性系统。线性系统具有叠加性和比例性。

外力作用下的振动

受迫振动与共振现象
受迫振动定义
物体在外界周期性驱动力作用下的振动。
共振现象
共振条件
驱动力的频率与物体的固有频率相等时，发生共振。此时物体的振幅达到最大值，且振动状态最稳定。
当驱动力的频率接近物体的固有频率时，物体的振幅会显著增大的现象。
03
振动图像与波动图像分析
位移-时间图像（x-t图像）
波的传播方向
通过波动图像可以判断波的传播方向，如横波和纵波的传播
方向不同。
波的叠加原理
当多个波源产生的波在同一介质中传播时，它们会相互叠加
，形成复杂的波动现象。
04
能量转化与守恒在振动中体现
机械能守恒定律在振动中应用
机械能守恒定律
在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。
阻尼振动特点及其影响因素
振幅逐渐减小
阻尼振动中，由于阻尼力的作用，振动的振幅会逐渐减小。
周期不变
阻尼振动的周期与无阻尼时的周期相同，不会因阻尼的存在而改变。
影响因素
阻尼振动的特点受阻尼系数、振动频率和初始条件等因素的影响。
受迫振动产生条件及规律总结
产生条件
受迫振动是由外界周期性驱动力作用在振动系统上而产生的。
THANKS
感谢观看
振动特性
弹簧振子的振动频率和振幅取决于弹簧的劲度系数和振子的质量。
单摆模型
01
02
03
摆线定义
连接在固定点上的轻杆或细线，其下端悬挂一个质点，能在外力作用下在竖直平面内做往复运动。
振动方程
根据牛顿第二定律和单摆的受力分析，可以推导出单摆的振动方程。

2022-2023高中物理--机械振动--第六节：外力作用下的振动

外力作用下的振动一、知识点梳理1.固有频率如果振动系统不受外力作用，此时的振动叫固有振动，其振动频率称为固有频率. 2.阻尼振动（减幅振动(1)定义：振动物体克服摩擦和其他阻力做功，自己的能量逐渐减小，振幅也随着变小，振幅逐渐减小的振动叫阻尼振动.(2)对阻尼振动的理解：①同一简谐运动能量的大小由振幅大小确定.②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.③物体做阻尼振动时，振幅虽不断减小，但振动的频率仍由自身结构特点所决定，并不会随振幅的减小而变化. 用力敲锣，由于锣受到空气的阻尼作用，振幅越来越小，锣声减弱，但音调不变④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.(3)从振幅有无变化来分，振动可分为阻尼振动和无阻尼振动.例1.（多选）下列说法正确的是（）A．阻尼振动必定有机械能损失B．物体做阻尼振动时，由于振幅减小，频率也随着减小C．物体做阻尼振动时，振幅虽然减小，但是频率不变D．做阻尼振动的物体，振动频率仍由自身结构特点决定例2.（多选）单摆在空气中振动，振幅逐渐减小，下列说法正确的是（）A．机械能逐渐转化为其他形式的能B．后一时刻的动能一定小于前一时刻的动能C．后一时刻的势能一定小于前一时刻的势能D．后一时刻的机械能一定小于前一时刻的机械能3.受迫振动(1)驱动力：加在振动系统上的周期性外力，叫做驱动力(2)受迫振动：系统在驱动力作用下的振动(3)受迫振动的周期和频率物体做受迫振动时，振动稳定后的频率等于驱动力的频率，跟物体的固有频率无关4.自由振动像弹簧振子和单摆那样，物体偏离平衡位置后，它们就在自己的弹力或重力作用下振动起来，而不需要其他外力的推动，这种振动叫做自由振动.5.共振(1)共振：驱动力频率驱f 等于系统的固有频率固f 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f 固f ，即驱动力的频率与物体的固有频率相等(3)共振曲线如图所示，共振曲线的横坐标为驱动力的频率，纵坐标为受迫振动物体的振幅，共振曲线直观地反映出驱动力的频率对受迫振动物体振幅的影响，由共振曲线可知，当驱动力的频率与物体的固有频率相等时，受迫振动的振幅最大. (4)共振的利用与防止①利用：由共振的条件知，要利用共振，就应尽量使驱动力的频率与物体的固有频率一致，如：共振筛、荡秋千、共振转速计共鸣箱，核磁共振仪等.②防止：由共振曲线可知，在需要防止共振危害时，要尽量使驱动力的频率和固有频率不相等，而且相差越多越好，如：部队过桥应便步走.例3.（多选）如图所示，两个质量分别为M 和m 的小球，悬挂在同一根水平细线上，当M 在垂直于水平细线的平面内摆动时，下列说法正确的是( ) A ．两摆的振动周期是相同的B ．当两摆的摆长相等时，m 摆的振幅最大C ．悬挂M 的竖直细线长度变化时，m 的振幅不变D ．m 摆的振幅可能超过M 摆的振幅例4.（多选）如图所示，一根绷紧的水平绳上挂五个摆，其中A 、E 摆长均为l ，先让A 摆振动起来，其他各摆随后也跟着振动起来则（） A ．其他各摆振动周期跟A 摆相同 B ．其他各摆振动的振幅大小相等C ．其他各摆振动的振幅大小不同，E 摆的振幅最大D ．B 、C 、D 三摆振动的振幅大小不同，B 摆的振幅最小二、技巧总结2.对共振现象的两点说明(1)从受力角度来看：振动物体所受驱动力的方向跟它的运动方向相同时，驱动力对它起加速作用，使它的振幅增大，驱动力的频率跟物体的固有频率越接近，使物体振幅增大的力的作用次数就越多，当驱动力的频率等于物体的固有频率时，它的每一次作用都使物体的振幅增加，从而振幅达到最大.(2)从功能关系来看：当驱动力的频率越接近物体的固有频率时，驱动力与物体运动一致的次数越多，驱动力对物体做正功越多振幅就越大.当驱动力的频率等于物体的固有频率时，驱动力始终对物体做正功，使振动能量不断增加，振幅不断增大，直到增加的能量等于克服阻尼作用损耗的能量，振幅才不再增加.3.微波炉原理微波炉的微波频率与水分子振动的固有频率2500MHz非常接近，因此，当微波照射到食物时，微波施加的驱动力使食物中的水分子做受迫振动，并且处于共振状态而剧烈振动，使食物的温度迅速升高，由于这种“加热”方式是从里到外同时发生的，所以比其他煮熟食物的方式更快捷.4.减振原理思路一是给被保护的物体加一层减振的阻尼材料（如泡沫塑料等），使冲击过程的机械能尽可能多地转化为阻尼材料的内能，减轻被保护物体受到的冲击作用. 思路二是在物体与外界冲击作用之间安装一个“质量一弹簧”系统，如果该系统的固有周期比外界冲击力的周期大很多，它不会及时地把该冲击力传递给物体，这种延缓的过程实际上对冲击力起到了平均的作用。

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，

高中物理《受迫振动共振》课件

受迫振动与共振对生活的影响
音乐和声音的产生
在音乐和声音的产生过程中，受迫振动和共振起着重要的作用。例如，弦乐器中的弦在受到弓的摩擦力时会产生受迫振动，而共振则会使某些频率的声音更加突出。
机械振动和运输
在机械和运输领域中，受迫振动和共振也有着广泛的应用。例如，在振动筛中，受迫振动可以使物料按照一定的规律进行运动；在振动输送机中，共振则可以使物料在运输过程中更加均匀地分散。
受迫振动与共振的相互作用
当外界驱动力频率接近物体的固有频率时，物体的振动幅度会逐渐增大，最终引发共振现象。
共振现象可以用于能量的传递和转换，例如机械振动中的能量可以通过共振传递给周围的介质。
在共振过程中，物体的振动幅度会达到最大值，此时物体与外界驱动力之间的相互作用力最强。
在工程应用中，可以利用共振原理实现能量的有效利用和传输，但同时也需要注意防止共振带来的破坏作用。
特性
受迫振动的频率与驱动力的频率相同或成整数倍关系。
受迫振动的应用
振动机械
许多机械设备，如振动筛、振动输送机等，利用受迫振动原理来
工作。
振动测试技术
通过施加外部激励并测量系统的响应，可以检测设备的状态和性能。
振动控制
通过调整外部激励的频率和幅度，可以控制系统的振动，如减震、隔振等。
受迫振动的实验演示
03
受迫振动与共振的关系
受迫振动与共振的联系
受迫振动是物体在外界周期性驱动力作用下的振动，而共振是当外界驱动力频率与物体固有频率接近时，物体产生的大振幅振动的现象。
共振是受迫振动中的一个特殊情况，当外界驱动力频率等于物体固有频率时，物体的振动幅度最大。
受迫振动中，如果外界驱动力频率接近物体的固有频率，就会引发共振现象。

受迫振动与共振概要课件

THANKS
感谢观看
受迫振动和共振都受到外界因素的影响，如力、阻尼等。
受迫振动与共振的区别
受迫振动是由周期性外力引起的，而共振是当外界激励频率与系统固有频率相同时产生的。
受迫振动的振幅和频率会随着外力的变化而变化，而共振时振幅
会显著增大。
受迫振动不一定产生声波，而共振往往伴随着声波的产生。
受迫振动与共振的应用
在机械工程中，通过合理设计避免共振，减少机械振动和噪声。
在物理学实验中，受迫振动被用于测量各种物理量，如重力加速度、质量等。
在航空航天领域，利用共振原理进行无损检测，确保结构安全。
PART 04
受迫振动与共振的实验研究
实验目的与原理
实验目的
通过实验研究受迫振动与共振现象，加深对振动系统的理解。
PART 05
受迫振动与共振的实际应用
在工程中的应用
机械工程
受迫振动与共振在机械工程中有着广泛的应用，如振动筛分机、振动压实机等。这些设备利用受迫振动产生的振动力，使物料在筛面上产生周期性的运动，从而实现物料的筛分或压实。
航空航天工程
在航空航天工程中，受迫振动与共振的应用也十分重要。例如，飞机和火箭的起飞和着陆过程中，需要利用受迫振动产生的振动力来减小与地面的冲击力，提高起飞和着陆的安全性。
在生活中的应用
音乐
受迫振动与共振在音乐中也有着广泛的应用。例如，弦乐器中的弦线受到外力的作用产生振动，通过共振使得声音更加悦耳动听。
建筑
在建筑领域，受迫振动与共振也有着重要的应用。例如，在建筑物的抗震设计中，可以利用受迫振动与共振的原理，设计出具有减震功能的建筑物结构，提高建筑物的抗震性能。

高中物理《受迫振动共振》课件

通过学习受迫振动和共振现象，可以深入理解振动现象和物理实践中的应用。
强制振动的共振现象
1
定义强制振动的共振现象
当受迫振动的频率与外界作用力的频率相等时，产生共振现象。
2
共振规律
共振发生时，振幅达到最大值。
3
受迫振动与共振的图象展示
通过示波器观察受迫振动和共振的波形图，可以深入理解共振现象。
共振的应用
共振的原理及其实际应用
通过了解共振现象的原理，可以应用于设计和建造高耐力的桥梁，以提高结构的稳定性。
共振在不同领域中的应用案例
共振现象也被应用于歌剧演唱中，歌手可以通过共振来改变音色和音量。
总结
1 受迫振动和共振的区别
受迫振动是受外力作用下的振动，而共振是指受迫振动频率与外界作用力频率相等的现象。
2 受迫Байду номын сангаас动和共振的联系
共振是受迫振动的一个特殊情况，可通过调节外力的频率达到共振。
3 对物理知识的理解和运用
高中物理《受迫振动共振》 ppt课件
什么是受迫振动？
受迫振动是指物体在受外界力作用下进行的振动。通过外力的作用，物体被迫以特定的频率振动，并且具有固定的运动状态。
受迫振动的特点
频率与自由振动的关系
外加作用力的频率与自然频率近似相等时，振幅达到最大。
振幅特点
振幅受外力大小和频率的影响，在共振时振幅较大。

大学物理振动和波动ppt课件(2024)

大学物理振动和波动 ppt课件
2024/1/28
1
目录
2024/1/28
• 振动基本概念与分类 • 波动基本概念与传播特性 • 振动与波动相互作用原理 • 光学中振动和波动现象解析 • 声学中振动和波动现象解析 • 总结与展望
2
01 振动基本概念与分类
2024/1/28
3
振动的定义及特点
振动的定义
振幅
声源振动的幅度用振幅表示，振幅越大，声音的响度越大。
3
相位
声波在传播过程中，各质点的振动状态用相位描述。相位差反映了声波在空间中的传播情况。
2024/1/28
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室内声学环境评价指标体系
响度
音调
人耳对声音强弱的主观感受称为响度，与声源的振幅和频率有关。
人耳对声音高低的主观感受称为音调，与声源的频率有关。
物体在平衡位置附近所做的往复运动。
振动的特点
周期性、重复性、等时性。
2024/1/28
4
简谐振动与阻尼振动
2024/1/28
简谐振动
物体在回复力作用下，离开平衡位置后所做的往复运动，其回复力与位移成正比，方向相反。
阻尼振动
在振动过程中，由于摩擦、空气阻力等因素，振幅逐渐减小的振动。
5
受迫振动与共振现象
传播途径控制
在噪声传播途径中采取措施，阻断或减弱噪声的传播。例如设置声屏障、采用吸音材料等。
接收者防护
对受噪声影响的人员采取防护措施，如佩戴耳塞、耳罩等个人防护用品。
案例分析
以某工厂噪声控制为例，通过采取上述综合措施，使工厂噪声降低到国家标准以内，改善了工人的工作环境和周边居民的生活环境。
27

11.5 外力作用下的振动.PPTX

一、阻尼振动
如果振动系统受阻力的作用，它的振动将会怎样？
振幅逐渐减小的振动叫阻尼振动
二、受迫振动
阻尼振动最终要停下来，那么怎样才能产生持续的振动呢？
周期性的外力叫驱动力。驱动力补偿系统的能量损失，使系统持续振动下去。系统在驱动力作用下的振动叫受迫振动。
受迫振动的频率跟什么频率有关？
跳
板
受驱
例2.如图所示,在曲柄A上悬挂一个弹簧振子,如果转动摇把C可带动曲轴BAD.用手往下拉振子,再放手使弹簧振子上下振动,测得振子在10s内完成20次全振动；若匀速转动摇把,当转速为______r/min 时,弹簧振子的振幅最大；当播把转速为n=240r/min时,弹簧振子振动稳定后的振动周期为______s.
迫振
动力
动
f受迫= f驱动
跳板自由振动
f自由= f固有
系统做受迫振动时，它的频率等于驱动力的频率，与系统的固有频率无关。
如果驱动力频率接近或等于系统的固有频率会怎样呢？
演示实验
2 1
3 4
三、共振
当驱动力频率f等于系统的固有频率f0时，受迫
振动的振幅最大，这种现象叫做共振。
声音的共振现象叫做共鸣
第十一章机械振动
11.5 外力作用下的振动
课标解读
1．知道阻尼振动和阻尼振动能量的转化情况。 2．知道什么是受迫振动及产生条件，掌握物体做受迫振动的
特点。 3. 知道共振现象，掌握产生共振的条件，知道常见的共振的
应用和危害。
龙洗盆
若以手摩擦两耳得法，产生共振，即可泛起水花，景象十分别致。
什么是共振？学习了今天的知识我们就知道了
答案: 120; 0.25

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
成才之路 ·物理 ·人教版 · 必修3-4
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
第五节
成才之路 ·物理 ·人教版 · 必修3-4
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
第十一章
第五节
成才之路 ·物理 ·人教版 · 必修3-4
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
成才之路 ·物理 ·人教版 · 必修3-4
第十一章
第五节
成才之路 ·物理 ·人教版 · 必修3-4
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。

生活中的振动课件

驱动力旳频率 f 驱
三.共振现象
1.共振现象
A
受迫振动旳振幅
当 f驱 = f时固，
受迫振动振幅最大旳现象，叫做共振.
试验探究
o

f固
驱动力旳频率 f 驱
共振曲线
驱动力旳频率与系统旳固有频率相差
越少，振幅越大，相差越多，振幅越小。
四.共振旳应用
1.共振应用
• 工业：共振筛
• 微波炉
共鸣箱
共鸣箱
共鸣箱
生活中旳共振现象
美国有一农场农妇，习惯于用吹笛旳方式招呼丈夫回家吃饭，可当她有一次吹笛时，居然发觉树上旳毛毛虫纷纷坠地而死，惊讶之余，她到自己旳果园吹了几种小时，一下子将果树上旳毛毛虫收拾旳一干二净，究其原因，还是笛子发出旳声音引起毛毛虫内脏发生剧烈共振而死亡。
生活中旳共振现象 1831年，一队骑兵经过曼彻斯特附近旳一
7．把一种小球套在光滑细杆上，球与轻弹簧相连构成弹簧振子，小球沿杆在水平方向做简谐运动，
它围绕平衡位置O在A、B间振动，如图所示，下列
结论正确旳是（） A
A．小球在O位置时，动能最大，加速度最小
B．小球在A、B位置时，动能最大，加速度最大
C．小球从A经O到B旳过程中，回复力一直做正功
D．小球从B到O旳过程中，振动旳能量不断增长
0.5
跟踪练习
1.一只酒杯，用手指弹一下发出清脆旳声音，测得其振动旳固有频率为300Hz，将它放在两只大功率旳音箱中间，调整音箱发音旳频率，能使酒杯碎掉，这是
________共____振___现象，这时音箱所发出声音旳频率接近_______3__0__0_Hz.
课堂练习
汽车旳车身是装在弹簧上旳，假如这个系统旳固有周期是1.5s，汽车在一条起伏不平旳路上行驶，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？

11.5外力作用下的振动

成疾，四处求治无效。他有一个朋友是朝中管音
乐的官员，闻讯特去看望他。这时正好听见寺里敲钟声，那件乐器又随之作响。于是朋友说：你
的病我可以治好，因为我找到你的病根了。只见
朋友找到一把铁锉，在乐器上锉磨几下，乐器便再也不会自动作响了。
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。
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。
三、共振的防止
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
第十一章机械波
11.5 外力作用下的振动
简谐运动的特点
1.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。 2.振动的能量与振幅有关，振幅越大，振动的能量越大简谐运动是一种理想模型，生活中很多实际的振动都有能量损失，振幅逐渐减小。
一、阻尼振动
1、阻尼振动：振幅逐渐减小的振动
三、共振的应用和防止
共振现象既可被利用，又可造成危害.在利用共振的时候，应使驱动力频率接近或等于振动系统的固有频率，如共振筛等；在要防止共振的时候，应设法使驱动力的频率远离振动系统的固有频率，如桥梁设计时，应使桥梁固有频率远离冲击
三、共振的应用
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

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