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第二章 机械振动
2.6 受迫振动 共振
选择性必修 第一册
温故知新
这些振动的回复力由什么力来提供？
它们的回复力都由系统内部的力提供
物体在固有振动下周期或频率与振幅无关，仅由系统自身的性质决定。
定义：振动系统不受外力作用，仅由系统自身的性质决定的振动
固有周期：固有振动的周期T
固有频率：固有振动的频率f
一、固有振动
二、阻尼振动
1、定义：振幅随时间逐渐减小的振动称为阻尼振动
3、特点：
振幅减小
T不变
思考:为什么做阻尼振动的物体，振幅会越来越小呢
2、阻尼振动的图像
音叉振动辐射能量
新课讲授
(2)辐射阻尼：由于振动系统引起邻近介质中各质点的振动，使能量向四周辐射出去，从而自身机械能减少。如：音叉向外辐射能量
4.振动系统能量衰减的两种方式：
(1)摩擦阻尼：由于振动系统受到摩擦阻力的作用，使振动系统的机械能逐渐转化内能。
如：单摆受空气阻力
小结提升1
简谐运动 阻尼振动
产生条件
简谐运动与阻尼振动的比较：
振幅
能量
频率
振动图像
理想模型，不受阻力
受到阻力作用
由系统本身决定
频率不变
不变
减小
机械能守恒
机械能减小
新课讲授
思考与讨论：
1.阻尼振动最终要停下来，那么怎样才能产生持续的振动呢？
2.通过刚才的视频，你可以想到的一个最简单的办法是什么？
新课讲授
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。
1、驱动力: 对振动系统施加的周期性的外力
2、受迫振动：系统在驱动力作用下的振动
三、受迫振动
思考：受迫振动的频率与什么因素有关呢？
新课讲授
研究受迫振动的频率
1、驱动力: 对振动系统施加的周期性的外力
2、受迫振动：系统在驱动力作用下的振动
三、受迫振动
3、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。
思考：物体做受迫振动的振幅是否也跟它的固有频率无关呢
利用共振仪观察受迫振动振幅的差别
新课讲授
利用共振仪观察振幅的差别
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实验结论：
当系统做受迫振动时，驱动力的频率与物体的固有频率相差越小，受迫振动的振幅越大；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。
1、定义：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，这种现象叫作共振
2、共振的条件：
3、共振曲线:
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。
四、共振
驱动力的频率与物体的固有频率相等，即f＝f0
应用：应使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率。
制作转速计：把一些不同长度的钢片安装在同一个支架上。转速计与开动的机器紧密接触，机器的振动引起转速计的轻微振动，这时固有频率与机器转速一致的那个钢片发生共振，振幅最大。读出这个钢片的固有频率，就可以知道机器的转速。
五、共振的应用及防止
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。
登山时严禁大喊，以免引起雪崩
军队过桥，改齐步为便步
简谐运动、阻尼振动与受迫振动及共振的比较
简谐运动 阻尼振动 受迫振动
产生条件 回复力，无阻力 回复力，有阻力 回复力，有阻力，
有驱动力
频率 固有频率 固有频率，不变 等于驱动力频率
振幅 不变 减小 大小变化不确定
振动图像 可能同固有振动
也可能形状不确定
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 扬声器纸盆振动发声、钟摆的摆动
共振
同受迫
T驱=T固，f驱 = f固
大小变化不确定
形状不确定
共振筛、共振转速计等。
振动能量 机械能不变 机械能减少 由产生驱动力的物体提供
获得的能量最大

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