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1、第五节外力作用下的振动第一页，本课件共有19页1 1、单摆的理想化模型：、单摆的理想化模型：在在细线细线的一端拴上一个的一端拴上一个小球小球，另一端，另一端固定固定在悬点上，如果线的在悬点上，如果线的伸缩伸缩和质量可以忽略不计和质量可以忽略不计，球的，球的直径比线长短得多。直径比线长短得多。2 2、单摆运动的性质：、单摆运动的性质：在摆角在摆角 10 10的条件下，单摆的振动可看作的条件下，单摆的振动可看作简谐振动简谐振动。3 3、单摆振动的周期公式、单摆振动的周期公式 单摆周期与单摆周期与摆长摆长和和重力加速度重力加速度有关有关,与振幅和质量无关。与振幅和质量无关。4 4、振动的能量与什么有
2、关？、振动的能量与什么有关？振幅越大，振动的能量越大振幅越大，振动的能量越大内容回顾内容回顾第二页，本课件共有19页阅读阅读P18P18回答下列问题：回答下列问题：1.1.什么是系统的内力和外力？做简谐运动的物什么是系统的内力和外力？做简谐运动的物体受到的回复力属于什么力？体受到的回复力属于什么力？2.2.什么是固有频率、固有周期？什么是固有频率、固有周期？第三页，本课件共有19页一、固有周期和固有频率一、固有周期和固有频率振动系统不受外力作用的振动振动系统不受外力作用的振动固有振动：固有振动：固有周期：固有振动的周期固有周期：固有振动的周期固有频率：固有振动的频率固有频率：固有振动的频率回复
3、力是振动系统内部的相互作用力回复力是振动系统内部的相互作用力第四页，本课件共有19页当振动系统受阻力的作用，即振动受到了阻尼，系统克服阻当振动系统受阻力的作用，即振动受到了阻尼，系统克服阻尼的作用要做功，消耗机械能，因而振幅减小，最终停下来，尼的作用要做功，消耗机械能，因而振幅减小，最终停下来，这种振幅逐渐减小的振动叫做这种振幅逐渐减小的振动叫做阻尼振动阻尼振动，也叫，也叫减幅振动减幅振动。振幅减小的快慢跟所受的阻尼有关，阻尼越大，振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。若在一段不太长的时间内振幅没有幅减小得越快。若在一段不太长的时间内振幅没有明显的减小，可认为是明显的减小
4、，可认为是等幅振动等幅振动当作简谐运当作简谐运动。动。第五页，本课件共有19页二、阻尼振动二、阻尼振动1 1、阻尼振动：振幅逐渐减小的振动、阻尼振动：振幅逐渐减小的振动2 2、阻尼振动的、阻尼振动的图像图像：3 3、振动系统受到的阻尼越大，振幅减小得越快，阻尼、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。过大时，系统将不能发生振动。4 4、实际的自由振动一定是阻尼振动、实际的自由振动一定是阻尼振动第六页，本课件共有19页 阻尼振动中，由于存在阻力，振幅不断减小，故阻尼振动中，由于存在阻力，振幅不断减小，故振动系统的机械能将不断减少，那么，振动系统的振动系统的机械能将
5、不断减少，那么，振动系统的周期和频率也会发生变化吗？周期和频率也会发生变化吗？思考与讨论思考与讨论1 1TTT 振动周期振动周期与振幅无关与振幅无关，故阻尼振动中，故阻尼振动中周周期和频率不变期和频率不变！第七页，本课件共有19页 在实际振动中，为了在实际振动中，为了不因阻尼的存在而使振不因阻尼的存在而使振动停止，我们通常给系动停止，我们通常给系统统加一个周期性的外力加一个周期性的外力，来补偿系统的机械能量来补偿系统的机械能量的损失，使系统持续的的损失，使系统持续的振动下去。振动下去。思考与讨论思考与讨论2 2 怎样才能使受阻尼作用的振动物体的振幅不怎样才能使受阻尼作用的振动物体的振幅不变，且
6、一直振动下去呢？变，且一直振动下去呢？第八页，本课件共有19页三、受迫振动三、受迫振动1 1、驱动力：、驱动力：作用在振动系统上的周期性外力作用在振动系统上的周期性外力2 2、受迫振动：、受迫振动：系统在驱动力作用下的振动系统在驱动力作用下的振动 请举出你所知道的受迫振动的例子请举出你所知道的受迫振动的例子振针振针针头针头第九页，本课件共有19页受迫振动的受迫振动的(周期周期)频率与什么因素有关？频率与什么因素有关？研究表明：物体在外力驱动下振动时，振动稳研究表明：物体在外力驱动下振动时，振动稳定后的定后的频率等于外力驱动的频率频率等于外力驱动的频率，跟，跟物体的固物体的固有频率有频率无关无关
7、。思考与讨论思考与讨论3 3第十页，本课件共有19页通过刚才的研究我们知道，不管系统的固有频率如何，它做受迫振通过刚才的研究我们知道，不管系统的固有频率如何，它做受迫振动的频率总等于周期性驱动力的频率，与系统的固有频率无关。但动的频率总等于周期性驱动力的频率，与系统的固有频率无关。但是，在周期性驱动力作用下的受迫振动，其振幅是否也跟它的固有是，在周期性驱动力作用下的受迫振动，其振幅是否也跟它的固有频率无关了？频率无关了？第十一页，本课件共有19页实验结论：做受迫振动的系统，当固有实验结论：做受迫振动的系统，当固有频率等于驱动力频率时，振幅最大；当频率等于驱动力频率时，振幅最大；当固有频率不等于
8、驱动力频率时，二者越固有频率不等于驱动力频率时，二者越接近，振幅越大。接近，振幅越大。第十二页，本课件共有19页四、共四、共 振振1 1、定义：、定义：驱动力的频率等于系统的固有频率时，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。受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振。2 2、共振曲线、共振曲线图象特点图象特点f f驱驱=f=f固固时，振幅有最大值时，振幅有最大值f f驱驱与与 f f固固差别越大时，振幅越小差别越大时，振幅越小第十三页，本课件共有19页生活中的共振现象（生活中的共振现象（1 1）第十四页，本课件共有19页生活中的共振现象（生活中的共振现象（2 2）第
9、十五页，本课件共有19页 在实际生活中要利用共振时必须采取在实际生活中要利用共振时必须采取什么措施？防止呢？什么措施？防止呢？1 1、利用共振时，应使驱动力的频率接近或、利用共振时，应使驱动力的频率接近或等于物体的固有频率。等于物体的固有频率。2 2、在防止共振时，应使驱动力的频率与振动、在防止共振时，应使驱动力的频率与振动物体的固有频率不同，而且相差越大越好。物体的固有频率不同，而且相差越大越好。思考与讨论思考与讨论4 4第十六页，本课件共有19页第十七页，本课件共有19页课堂小结课堂小结2 2、受迫振动：系统在外界驱动力作用下的振动、受迫振动：系统在外界驱动力作用下的振动3 3、系统做受迫
10、振动时，、系统做受迫振动时，振动稳定后的频率等于振动稳定后的频率等于 驱动力的频率，跟系统的固有频率无关驱动力的频率，跟系统的固有频率无关4 4、驱动力的频率等于振动系统的固有频率时，、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。受迫振动的振幅增大，这种现象叫做共振。5 5、利用共振时，应使驱动力的频率接近或等于、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；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，而且相差越大越好有频率不同，而且相差越大越好1 1、阻尼振动：振幅越来越小的振动、阻尼振动：振幅越来越小的振动第十八页，本课件共有19页1.1.如图所示为单摆做受迫振动时的共振曲线，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从图可知该单摆振动的固有频率为 HzHz，在驱动力的频率由，在驱动力的频率由0.4Hz0.4Hz增大加增大加0.6Hz0.6Hz的过程的过程中，单摆振动的振幅变化情况是中，单摆振动的振幅变化情况是_,其摆长是其摆长是_._.(g=10m/s(g=10m/s2 2)先增大后减小先增大后减小 0.50.50.51m1m课堂练习课堂练习第十九页，本课件共有19页