1.5 受迫振动与共振
1.掌握阻尼振动、受迫振动的概念. 2.理解受迫振动的振幅与驱动力频率之间的关系.(重点)
3.理解共振的原因,掌握共振的运动特点.(重点、难点)
一、振动中的能量损失
空气中的弹簧振子和单摆,由于受到空气阻力的作用,做振幅逐渐减小的运动叫做阻尼振动.而钟摆能保持振幅不变,原因是定时补充能量的结果.
二、受迫振动
1.定义:物体在周期性变化的驱动力作用下的振动叫做受迫振动.
2.受迫振动的特点:可以明显地观察到物体做受迫振动时,振动稳定后的频率等于驱动力的频率,而跟物体自身的固有频率无关.
三、共振及其产生的条件
1.共振:当驱动力的频率跟物体的固有频率相等时,物体做受迫振动的振幅最大,这种现象叫做共振.声音的共振现象叫共鸣.
2.共振的条件:f驱=f固,即驱动力的频率与物体的固有频率相等.
3.共振曲线:如图所示,共振曲线的横坐标为驱动力的频率,纵坐标为受迫振动物体的振幅.
4.共振的利用和防止
(1)防止:由共振曲线可知,f驱=f固时,A=Am振幅达到最大,f驱与f固差别越大时,物体做受迫振动的振幅A越小.由此可知,在需要防止共振危害的时候,要想办法使驱动力频率和固有频率不相等,而且相差越多越好.
(2)应用:在需要利用共振时,应设法使驱动力的频率等于或者接近物体的固有频率.
共振筛、微波炉、核磁共振成像及乐器上的共鸣箱等都是利用共振的实例.
用扁担挑水时,有时桶里的水会荡得厉害,并从桶中溅出来,这是为什么?如何避免发生这一现象?