1、11.4 生活中的振动生活中的振动 2受迫振动受迫振动共振现象共振现象 共振应用共振应用跟踪练习跟踪练习课堂小结课堂小结阻尼振动阻尼振动 3一、简谐运动的能量一、简谐运动的能量1、水平振动的弹簧振子的能量4可以知道：可以知道：1、在振动时，弹簧振子在平衡位置的动能最大，势能为零2、弹簧振子偏离平衡位置到最大时，动能为零，势能最大、在弹簧振子的振动过程中，只有弹簧弹力做功，所以总机械能守恒（不考虑空气阻力）52 2、单摆振动时的能量、单摆振动时的能量如图如图A AO O回复力做正功（重力做正功），重力势能回复力做正功（重力做正功），重力势能减少，动能增加，到减少，动能增加，到O O时，动能最大，
2、势能最小；时，动能最大，势能最小；O OB B，回复力做负功，动能减小，势能增加，回复力做负功，动能减小，势能增加，到达到达B B时，动能为零，势能最大，同理可分析，时，动能为零，势能最大，同理可分析，之后过程中能量的转化情况之后过程中能量的转化情况在此过程中，因为只有重力做功，所以总机械能在此过程中，因为只有重力做功，所以总机械能不变不变63 3、竖直弹簧振子的振动能量、竖直弹簧振子的振动能量沿竖直方向振动的弹簧振子：通过回复力（重力和弹簧弹沿竖直方向振动的弹簧振子：通过回复力（重力和弹簧弹力的合力）做功，动能和势能（包括重力势能、弹性势力的合力）做功，动能和势能（包括重力势能、弹性势能）间
3、相互转化能）间相互转化 在此过程中，因为只有重力和弹簧弹力做功，所以总在此过程中，因为只有重力和弹簧弹力做功，所以总机械能不变机械能不变71 1、简谐运动中，通过回复力做功，动能和势能间相互转化，总机械能保持不变、简谐运动中，通过回复力做功，动能和势能间相互转化，总机械能保持不变2 2、振动势能可以为重力势能（例如单摆），可以是弹性势能（例如水平方向振动的弹、振动势能可以为重力势能（例如单摆），可以是弹性势能（例如水平方向振动的弹簧振子），也可以是重力势能和弹性势能之和（例如沿竖直方向振动的弹簧振子），簧振子），也可以是重力势能和弹性势能之和（例如沿竖直方向振动的弹簧振子），我们约定振动势能是
4、以平衡位置为零势能位置我们约定振动势能是以平衡位置为零势能位置因此：83、简谐运动中的能量跟振幅有关，振幅越大，振动的能量越大4、振子或单摆振动起来之后，由于是简谐运动，所以能量守恒，此后它的振幅将保持不变.5、简谐运动是理想化的振动，振动过程中系统的能量守恒.9二、阻尼振动二、阻尼振动点击下图观看动画演示点击下图观看动画演示10 动画演示的是实际振动情况：1、实际的振动与理想化的振动不同，由于振动过程中要克服阻力做功，将一部分机械能转化为其他形式的能量，导致振动的总能量不断减小，即振幅不断减小112、阻尼振动：振幅逐渐减小的振动叫做阻尼振动，也叫减幅振动3、振幅减小的快慢跟所受的阻尼有关，阻
5、尼越大，振幅减小得越快4、阻尼振动若在一段不太长的时间内振幅没有明显的减小，可认为是等幅振动121.1.定义定义：物体在物体在周期性外力周期性外力 作用下作用下的振动，叫的振动，叫受迫振动受迫振动。三三.受迫振动受迫振动（驱动力）（驱动力）受迫振动是相对自由振动而言的受迫振动是相对自由振动而言的模拟试验模拟试验132.2.受迫振动的快慢受迫振动的快慢稳定稳定后，其频率等于驱动力的频率，后，其频率等于驱动力的频率，与物体的固有频率无关与物体的固有频率无关。f迫迫 =f驱驱一一.受迫振动受迫振动 实验研究实验研究 换句话说换句话说：物体做受迫振动的周期等于驱动力的周期物体做受迫振动的周期等于驱动力
6、的周期，与物体的固有周期无关。与物体的固有周期无关。143.3.受迫振动的振幅：受迫振动的振幅：实验表明：实验表明：振幅振幅A A与驱动力与驱动力f驱驱的关系的关系：oA受迫振动的振受迫振动的振幅幅驱动力的频率驱动力的频率f 驱驱一一.受迫振动受迫振动 实验研究实验研究 振幅先随着驱动力频率的振幅先随着驱动力频率的升高而增大升高而增大，然后随着频率的然后随着频率的升高而减小升高而减小.15当当 时，时，受迫振动振幅最大的受迫振动振幅最大的现象，叫做现象，叫做共振共振.oA受迫振动的振受迫振动的振幅幅f 驱驱驱动力的频率驱动力的频率四四.共振现象共振现象共振曲线共振曲线 f固固 f驱驱=f固固
7、1.1.共振现象共振现象162.2.共振共振条件条件：四四.共振现象共振现象f驱驱=f固固 oA受迫振动的振受迫振动的振幅幅驱动力的频率驱动力的频率f驱驱 f固固 共振是受迫振动的特例！共振是受迫振动的特例！共振曲线共振曲线T驱驱=T固固 或者说或者说17四四.共振现象共振现象3.3.共振特点：共振特点：振幅很大振幅很大Af 驱驱18 工业：工业：共振筛共振筛五五.共振共振的应用的应用1.共振应用共振应用 医学：医学：频谱治疗仪频谱治疗仪 19五五.共振共振的应用的应用军事军事:侦探敌情侦探敌情 实验展示实验展示声音的共鸣：声音的共鸣：声音的共振现象通常叫做声音的共振现象通常叫做 共共鸣鸣.各
8、种乐器的演奏均离不开各种乐器的演奏均离不开共共鸣箱鸣箱.20五五.共振共振的应用的应用共振的防止共振的防止21五五.共振的共振的应用应用可见：可见：利用共振利用共振时，应使驱动力的频率时，应使驱动力的频率接近接近或或等于物体的固有频率；等于物体的固有频率；防止共振防止共振时，应使驱动力的频率时，应使驱动力的频率远离远离物物体的固有频率，且相差越大越好。体的固有频率，且相差越大越好。Af 驱驱22请解释该事件：请解释该事件：19401940年刚建成年刚建成4 4个月的美国华盛顿州的塔个月的美国华盛顿州的塔科麦桥因大风引起的科麦桥因大风引起的共振共振，而被破坏，而被破坏23 跟踪跟踪 1.一只酒杯
9、，用手指弹一下发一只酒杯，用手指弹一下发出清脆的声音，测得其振动的固出清脆的声音，测得其振动的固有频率为有频率为300Hz，将它放在两只大，将它放在两只大功率的音箱中间，调整音箱发音功率的音箱中间，调整音箱发音的频率，能使酒杯碎掉，这是的频率，能使酒杯碎掉，这是_现象，这时音箱所发出现象，这时音箱所发出声音的频率接近声音的频率接近_Hz.共振共振300练习练习24 2.2.火车在铁轨上匀速行驶，每根铁轨火车在铁轨上匀速行驶，每根铁轨长长12.5m12.5m，某旅客在小桌上放了一杯水，某旅客在小桌上放了一杯水，杯中水晃动的固有频率是杯中水晃动的固有频率是2Hz2Hz 当火车行当火车行驶速度多大时，驶速度多大时，杯中水的晃动最厉害杯中水的晃动最厉害?解答解答 跟踪跟踪 驱动力的周期为驱动力的周期为L/v,则驱动力的频率则驱动力的频率 f驱驱=v/L，由共振条件：由共振条件：知知 v=f固固L=25=25m/s=90=90km/hf驱驱=f固固 练习练习25课堂小结受迫振动受迫振动共振现象共振现象共振应用共振应用共振现象共振现象共振条件共振条件f驱驱=f固固 受迫振动受迫振动 受迫振动频率受迫振动频率f迫迫=f驱驱阻尼振动阻尼振动
