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2.6 受迫振动 共振
新人教版 选择性必修一
第二章 机械振动
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。
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一、阻尼振动
1、阻尼振动：
振动系统在阻尼（摩擦或其他阻力）作用下的振幅逐渐减小的振动.
2、阻尼振动的图像
3、实际的自由振动一定是阻尼振动
（2）阻尼越小，振幅减小得越慢。当阻尼很小时，在不太长的时间内，看不出振幅有明显的减小，这时可当作简谐振动处理。
（3）阻尼振动中，振幅不断减小，但振动频率（固有频率）和振动周期（固有周期）不变。
（4）自由振动的频率和周期与外界因素无关，只决定于振动系统本身的性质，故而自由振动的频率和周期分别被称为“固有频率”和“固有周期”。
（1）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。
用周期性的外力作用于振动系统，补偿系统机械能的损耗，使系统持续地振动下去。
想一想：用什么办法才能得到持续的振动呢？
二、受迫振动
1、驱动力（又叫策动力）：
维持受迫振动的周期性外力
2、受迫振动：
物体在外界驱动力作用下的振动
受迫振动的频率跟什么有关呢
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
探究：受迫振动的频率
结论：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.
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探究受迫振动的振幅
观察哪个摆球的振幅最大？
结论：
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。
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1、定义：驱动力的频率f等于物体的固有频率f0时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振。
3、受迫振动的规律
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
横轴：表示驱动力的频率
纵轴：表示受迫振动的振幅
2、共振曲线
三、共振
（1）从受力角度看：当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，当驱动力的频率等于物体的固有频率时，从而振幅达到最大。
4、对共振的理解
（2）从功能关系看：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。
5、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，而且相差越大越好。
（2）应用
使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率。
生活中的共振（一）
说明：分离材料的共振筛就是利用偏心轮的转动引起筛子的共振现象。
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共振筛
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龙洗
盆
生活中的共振（二）
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生活中的共振（三）
微波炉加热原理
——声音的共振现象
生活中的共振（四）
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共振现象的危害（一）
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说明：军队过桥便步走，火车过桥慢行。
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。
共振现象的危害（二）
自由振动、受迫振动、共振的区别
1、A 、B两个弹簧振子, A固有频率为f, B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的振幅较大, 振动频率为f
B. 振子B的振幅较大, 振动频率为3f
C. 振子A的振幅较大, 振动频率为3f
D. 振子B的振幅较大, 振动频率为4f
B
随堂练习
2、在飞机的发展史中有一个阶段，飞机上天后不久，飞机的机翼(翅膀)很快就抖动起来，而且越抖越厉害．后来人们经过了艰苦的探索，利用在飞机机翼前缘处装置一个配重杆的方法，解决了这一问题．在飞机机翼前装置配重杆的目的主要是( )
A．加大飞机的惯性
B．使机体更加平衡
C．使机翼更加牢固
D．改变机翼的固有频率
D
3、(多选)一单摆做阻尼振动，则在振动过程中(　　)A．振幅越来越小，周期也越来越小B．振幅越来越小，周期不变C．在振动过程中，通过某一位置时，机械能始终不变D．振动过程中，机械能不守恒，周期不变
BD
4、在洗衣机把衣服脱水完毕后，电动机还要转动一会才能停下来，此时发现洗衣机先振动得比较小，然后有一阵子振动得很剧烈，然后振动慢慢减小直至停下来，其间振动剧烈的原因是(　　)A．洗衣机没放平衡B．电动机有一阵子转快了C．电动机转动的频率和洗衣机的固有频率相近或相等D．这只是一种偶然现象
C
5、如图所示是一个单摆做受迫振动时的共振曲线，表示振幅A与驱动力的频率f的关系，下列说法正确的是(　　)A．若增大摆长，共振曲线的“峰”将向右移动B．若增大摆长，共振曲线的“峰”将向左移动C．摆长约为10 cmD．发生共振时单摆的周期为1 s
B
6、(多选)如图所示，一根绷紧的水平绳上挂五个摆，摆球质量均相同，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，则稳定后(　 　)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
ACD
7、(多选)如图所示是单摆做阻尼振动的振动图线，下列说法中正确的是(　　)
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C时刻的机械能D．摆球B时刻的机械能大于C时刻的机械能
BD
古希腊的学者阿基米德曾豪情万丈地宣称：给我一个支点，我能撬动地球。
而现代的美国发明家特斯拉更是“牛气”，他说：用一件共振器，我就能把地球一裂为二。

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