
觀看視頻,你是否可以用物理知識解釋濺起層層水花這一現(xiàn)象的原因呢?
2.特征:(1)有一個“中心位置”,也是振動物體靜止時的位置;(2)運動具有往復(fù)性。
讓單擺、彈簧振子自由振動,如果沒有外力干擾,則單擺、彈簧振子做什么運動?
單擺、彈簧振子做簡諧運動時,其周期或頻率與哪些因素有關(guān)?
單擺、彈簧振子周期或頻率與振幅無關(guān),僅由系統(tǒng)自身的性質(zhì)決定。
我們把這種振動稱為固有振動,其振動頻率稱為固有頻率(振動系統(tǒng)不受外力的作用)。?
彈簧振子,單擺做簡諧運動。
倘若振動系統(tǒng)受到外力作用,它將如何運動?
實驗:如圖所示的實驗裝置為一掛在曲軸上的彈簧振子,用手將振子向下拉動一下釋放,觀察較長一段時間,你發(fā)現(xiàn)振子在振動過程中振幅有什么變化?為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象?
現(xiàn)象:振子在振動的過程中振幅逐漸減小,因為振子在實際振動過程中受到空氣的阻礙作用,振動的能量逐漸減少。
阻尼振動:振動系統(tǒng)在阻尼(摩擦或其他阻力)作用下的振幅逐漸減小的振動.
阻尼振動中,由于存在阻力,振幅不斷減小,故振動系統(tǒng)的機(jī)械能將不斷減少,那么,振動系統(tǒng)的周期和頻率也會發(fā)生變化嗎?
振動周期與振幅無關(guān),故阻尼振動中周期和頻率不變!
阻尼振動的能量有什么特點?
物體在做阻尼振動的過程中,總機(jī)械能逐漸減小,物體位移大小相等時,勢能大小相等,但動能與上一次相比將減小。
2. 圖 2.5-2 畫出了細(xì)線上端的兩種不同的懸掛方式。應(yīng)該選用哪種方式?為什么?你還有更好的設(shè)計嗎?
阻尼振動最終要停下來,那么怎樣才能產(chǎn)生持續(xù)的振動呢?
最簡單的方法是使周期性的外力作用于振動系統(tǒng),外力做功,補償系統(tǒng)的能量損失,使系統(tǒng)的振動維持下去。
受迫振動:物體在周期性變化的驅(qū)動力作用下的振動叫做受迫振動。
維持受迫振動的周期性外力
受迫振動的頻率與什么因素有關(guān)呢?
受迫振動的規(guī)律受迫振動穩(wěn)定時的頻率等于驅(qū)動力的頻率,跟系統(tǒng)的固有頻率無關(guān)。
你知道受迫振動在生產(chǎn)生活或科學(xué)技術(shù)有哪些具體應(yīng)用嗎?
跳板在人走過時發(fā)生的振動
機(jī)器底座在機(jī)器運轉(zhuǎn)時發(fā)生的振動
電磁打點計時器的振針?biāo)龅恼駝?br/>物體做受迫振動的振幅是否也跟它的固有頻率無關(guān)呢?
結(jié)論:驅(qū)動力的頻率等于振動物體的固有頻率時,振幅最大;驅(qū)動力的頻率跟固有頻率相差越大,振幅越小。
共振的定義:在受迫振動中,驅(qū)動力的頻率等于系統(tǒng)的固有頻率時,受迫振動的振幅最大,這種現(xiàn)象叫做共振。
共振曲線:橫軸:表示驅(qū)動力的頻率,縱軸:表示受迫振動的振幅
受迫振動的規(guī)律: f驅(qū)= f固時,振幅有最大值;f驅(qū)與 f固差別越大時,振幅越小。
在生活生產(chǎn)或科技領(lǐng)域中,哪些利用了共振,它們工作原理是什么?
1.微波爐加熱原理
食物中水分子的振動頻率約為2500MHz,具有大致相同頻率的電磁波稱為 “微波” .微波爐加熱食品時,爐內(nèi)產(chǎn)生很強(qiáng)的振蕩電磁場,使食物中的水分子作受迫振動,發(fā)生共振,將電磁輻射能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,從而使食物的溫度迅速升高.微波加熱是對物體內(nèi)部的整體加熱,極大地提高了加熱效率。
2.測量機(jī)器轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速計
把一些不同長度的鋼片裝在同一個支架上,可以制成測量機(jī)器轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速計。使轉(zhuǎn)速計與開動著的機(jī)器緊密接觸,機(jī)器振動引起轉(zhuǎn)速計的輕微振動,這時固有頻率與機(jī)器運轉(zhuǎn)頻率相同的那片鋼片發(fā)生共振,有較大的振幅。若已知鋼片的固有頻率,就可知道機(jī)器的轉(zhuǎn)速。
共振篩是利用共振現(xiàn)象制成的把篩子用四根彈簧支起來,在篩架上安裝一個偏心輪,就成了共振篩.偏心輪在發(fā)動機(jī)的帶動下發(fā)生轉(zhuǎn)動時,適當(dāng)調(diào)節(jié)偏心輪的轉(zhuǎn)速,可以使篩子受到的驅(qū)動力的頻率接近篩子的固有頻率,這時篩子發(fā)生共振,振幅最大,提高了篩除雜物的效。
在生活生產(chǎn)或科技領(lǐng)域中,共振有哪些危害?
1.1831年,一隊騎兵通過曼徹斯特附近的一座便橋時,由于馬蹄節(jié)奏整齊,橋梁發(fā)生共振而斷裂。
2.1940 年11月7日美國 Tcama 懸索橋因風(fēng)共振而坍塌。
你知道有哪些措施可以有效避免共振的危害?
滬通長江大橋安裝阻尼器
受迫振動:在驅(qū)動力作用下的振動。
阻尼振動:振幅逐漸減小
1.下圖是一個彈簧振子做阻尼振動的振動圖像,曲線上A、B兩點的連線與橫軸平行,下列說法正確的是( )A.振子在A時刻的動能等于B時刻的動能B.振子在A時刻的勢能等于B時刻的勢能C.振子在A時刻的機(jī)械能等于B時刻的機(jī)械能D.振子在A時刻的機(jī)械能小于B時刻的機(jī)械能答案:B解析:彈簧振子做阻尼振動,所以A時刻的機(jī)械能大于B時刻的機(jī)械能,選項C、D錯;彈簧的彈性勢能與彈簧的形變量(即位移)有關(guān),所以選項B對;振子在A時刻的動能大于B時刻的動能,選項A錯。
2. 如圖所示,兩個彈簧振子懸掛在同一個支架上,已知甲彈簧振子的固有頻率為8 Hz,乙彈簧振子的固有頻率為72 Hz,當(dāng)支架在豎直方向且頻率為9 Hz的驅(qū)動力作用下做受迫振動時,兩個彈簧振子的振動情況是( )A.甲的振幅較大,且振動頻率為8 HzB.甲的振幅較大,且振動頻率為9 HzC.乙的振幅較大,且振動頻率為9 HzD.乙的振幅較大,且振動頻率為72 Hz答案:B
解析:支架在豎直方向且頻率為9 Hz的驅(qū)動力作用下做受迫振動時,甲、乙兩個彈簧振子都做受迫振動,它們振動的頻率都等于驅(qū)動力的頻率9 Hz,由于甲的固有頻率接近于驅(qū)動力的頻率,所以甲的振幅較大,故選項B正確,A、C、D錯誤。
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