例如一块架起的跳板,如果我们敲它一下,它就会按自己的固有频率颤动起来,这就是固有振动。
可是,现在有人在跳板上晃动,跳板在人脚下,按人的步伐频率而振动,这个振动频率就完全取决于在它上面的人了, 这种振动就是受迫振动。课件展示:人在跳板上走动
(师)那么大家能不能再举出一些受迫振动的实例呢?
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
从这些例子中,我们知道了什么叫受迫振动。
课件展示
二、受迫振动
1、驱动力
作用在振动系统上的周期性外力
2、受迫振动
系统在驱动力作用下所做的振动
(师)那请大家再思考:受迫振动的频率跟什么因素有关呢?
学生分组实验:轻质弹簧下面挂一个钩码,一手竖直提着,
(1) 另一只手分别把钩码拉开不同的距离(在弹性限度内),然后释放,看钩码振动的周期有没有变化?
固有振动:振动系统不受驱动力作用的自由振动
固有周期:固有振动的周期T0
固有频率:固有振动的频率f0
固有周期和固有频率
振动系统的振动周期与频率由其本身性质决定,与振幅无关。
如:弹簧振子:
单摆:
(2) 另一只手有节奏的周期性拍打提着钩码的这只手。两个学生分别数拍的次数、钩码振动的次数。同时开始计时,同时停止。看次数是否相等。
3、受迫振动的特点
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。
还可课件展示:摇把带动弹簧振子作受迫振动
(师)思考:通过以上的研究我们知道,不管系统的固有频率如何,它做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。那么,在一定驱动力作用下的受迫振动,其振幅是否也跟它的固有频率无关呢?
实验:共振摆
三、共振
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。
2、共振曲线
横轴:表示驱动力的频率
纵轴:表示受迫振动的振幅
f驱= f固时,振幅有最大值