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1、4阻尼振动 受迫振动一、固有振动、阻尼振动1.自由振动:系统_________,也不受任何阻力,只在自身_______作用下的振动,又叫作___________。2.固有频率:_____振动的频率。3.阻尼:即阻力作用,通常包括_______或其他阻力。4.阻尼振动:振幅_________的振动。不受外力回复力无阻尼振动自由摩擦力逐渐减小【想一想】如图为阻尼振动的振动图线,阻尼振动中,在振幅逐渐减小的过程中,振子的周期如何变化?为什么?提示:不变 周期与振幅无关。二、受迫振动与共振1.驱动力:作用于振动系统的__
2、_____的外力。2.受迫振动:振动系统在_______作用下的振动。3.受迫振动的频率:做受迫振动的频率等于_______的频率,与系统的固有频率_____。周期性驱动力驱动力无关4.共振:(1)条件:驱动力频率f_____振动物体的固有频率f0。(2)特征:共振时受迫振动的_____最大。(3)共振曲线:如图所示。等于振幅【判一判】(1)受迫振动的频率与振动系统的固有频率无关。 ( )(2)驱动力频率越大,振幅越大。 ( )(3)共振只有害处没有好处。 ( )提示:(1)√。受迫振动的频率等于驱动力的频
3、率。(2)×。驱动力频率越接近振动系统的固有频率,振幅越大。(3)×。生活中共振有时有益,有时有害,如共振筛是有益的。一、比较简谐运动、阻尼振动与受迫振动思考探究:生活中会见到阵风吹过树枝,使树枝左右摇摆,一会儿树枝就会停下来,而荡秋千的小朋友在一旁小朋友的不断推动下不停地摆动。(1)树枝的运动是什么运动?(2)秋千的摆动是什么运动?提示:(1)树枝的运动是阻尼振动。(2)秋千的摆动是受迫振动。【归纳总结】1.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。2.阻尼振动考虑阻力的影响,是更实际的一种
4、运动。3.受迫振动是物体做阻尼振动时受到周期性驱动力作用下的振动。4.三者对比列表如下:振动类型比较项目简谐运动阻尼振动受迫振动产生条件不受阻力作用受阻力作用受阻力和驱动力作用频 率固有频率频率不变驱动力频率振 幅不变减小大小变化不确定振动类型比较项目简谐运动阻尼振动受迫振动振动图像形状不确定实 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【特别提醒】(1)阻尼振动的频率:阻尼振动中振幅虽逐渐减小,但振动频率不会变化,此频率称为固有频率,由振动系统决定。(2)阻尼振动与
5、简谐运动的关系:实际的振动都会受到阻力的作用,是阻尼振动。当阻力很小时,可认为是简谐运动。【典例示范】(2013·江苏高考)如图所示的装置,弹簧振子的固有频率是4Hz。现匀速转动把手,给弹簧振子以周期性的驱动力,测得弹簧振子振动达到稳定时的频率为1Hz,则把手转动的频率为 ( )A.1Hz B.3HzC.4HzD.5Hz【解题探究】(1)物体做受迫振动时,振动频率由什么来决定?提示:振动频率等于驱动力的频率。(2)如何计算驱动力的频率?提示:驱动力的频率等于把手转动的频率。【正确解答】选A。转动把手后,弹簧振子
6、开始做受迫振动,受迫振动是按照外界驱动力的频率振动的,既然振子稳定后的振动频率为1Hz,则把手转动的频率即为1Hz。【过关训练】1.(拓展延伸)【典例示范】中,(1)若测得弹簧振子振动达到稳定时的频率为4Hz,则把手转动的频率为多少?(2)把手转动频率为1Hz与把手转动频率为4Hz两种情况下,哪种情况振子的振幅较大?【解析】(1)振子做受迫振动的频率等于驱动力的频率,故把手转动的频率为4Hz。(2)由于当驱动力的频率与振动系统的固有频率相等时,受迫振动振幅最大,故把手转动频率为4Hz时,振子的振幅较大。答案:(1
7、)4Hz (2)4Hz2.2015年4月25日14时11分,在尼泊尔发生8.1级地震,导致很多房屋坍塌,场景惨不忍睹,就此事件,下列说法正确的有 ( )A.所有建筑物周期相同B.所有建筑物的振幅相同C.所有建筑物均做自由振动D.所有建筑物振动能量相同【解析】选A。地震时,所有建筑物均做受迫振动;由于物体做受迫振动达到稳定后的振动周期是由驱动力的周期来决定的,而跟振动物体本身的固有周期无关,故周期都相同,故A正确,C错误;发生共振的条件是驱动力的频率等于物体本身固有的频率,发生共振的物体的振动幅度最大,固有频率不
8、同的物体的振动幅度不同,故B错误;振动能量由振动的幅度决定,不同建筑物的振幅不同,故不同建筑物振动能量不同,故D错误。【补偿训练】1.(多选)(2015·聊城高二检测)下列说法中正确的是 ( )A.阻尼振动是减幅振动B.实际的振动系统不可避免地要受到阻尼作用C.阻尼振动的振幅逐渐减小,所以周期也逐渐减小D.阻尼过大时,系统将不能发生振动【解析】选A、B、D。阻尼振动即振
