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课件网) 第二章 机械振动 第6节 受迫振动 共振 “洗“，古代中国盥洗用具，金属制。其形似现在的脸盆。盆底装饰有鱼纹的，称"鱼洗";盆底装饰两龙纹的，称"龙洗"。这种器物在先秦时期已被普遍使用，而能喷水的铜质鱼洗大约出现在唐代。 为什么？ 弹簧振子 单摆 弹簧振子和单摆在没有外力干预的情况下做简谐运动，周期或频率均与振幅无关，仅由系统自身性质决定。 一、固有振动和固有频率 这种振动系统在没有外力干预下的振动称为固有振动，也称自由振动，其频率称为固有频率。 如果振动系统受到外力作用，又会如何运动呢？ 在研究弹簧振子和单摆的运动时，我们就发现，由于实际的振动系统都会受到摩擦力、空气阻力等阻碍作用，在振动过程中要不断克服外界阻力做功，消耗能量，振幅会逐渐减小，经过一段时间，振动就会完全停下来。 思考1 二、阻尼振动 1、定义：振幅随时间逐渐减小的振动称为阻尼振动，也称减幅振动 2、阻尼振动图像： （1）振幅是非线性变化的，故阻尼振动是非简谐运动 （2）阻尼振动的周期是不变的，但它不是周期性运动 说明： T T T （3）实际的自由振动都是阻尼振动 二、阻尼振动 3、振动系统能量衰减的两种方式： 由于摩擦阻力(包括介质粘滞阻力)使振动系统的能量逐渐转变为内能，常称为摩擦阻尼。例如单摆摆动的过程中振幅减小或停下来就是由于系统的阻力作用使摆的机械能转化为空气的内能。 由于振动系统引起周围介质的振动，使系统的能量转变为波动的能量向四周辐射出去，常称为辐射阻尼。例如：琴弦发出声音不仅因为有空气的阻力要消耗能量，同时也因为以波的形式辐射而减少能量。最后琴弦会停止振动。 阻尼振动最终要停下来，那么怎样才能产生持续的振动呢？ 思考2 使周期性的外力对振动系统做功，补偿系统的能量损耗，从而使系统的振动能够维持下去，比如：…… 三、受迫振动 1、驱动力：作用于振动系统的周期性外力 2、受迫振动：系统在驱动力作用下的振动 金属片上的沙子在声波的作用下振动 扬声器的振动 电磁打点计时器振针的振动 受迫振动的频率与什么因素有关呢？ 思考3 演示实验1 实验结论 物体做受迫振动达到稳定后，物体振动的频率等于驱动力的频率，与物体的固有频率无关 受迫振动的振幅是否也只与驱动力的频率有关，而与它的固有频率无关呢？ 思考4 演示实验2 实验现象 驱动力的频率等于某个值时，钩码振幅最大。 驱动力的频率跟这个值相差越大，钩码振幅越小。 看来振幅除了与驱动力频率有关，还与这个值有关，它是什么呢？ 影响受迫振动振幅的这个值到底是什么呢？ 思考5 演示实验3 实验现象 摆长与驱动摆的摆长相等的摆，它的振幅最大 实验结论 说明什么？ 这样的摆的固有周期或固有频率与驱动摆的周期或频率相等，这时它做受迫振动的振幅最大，这种现象称为共振 四、共振 1、共振：当驱动力的频率等于振动系统的固有频率时，物体做受迫振动的振幅达到最大值，这种现象称为共振 2、共振曲线： 驱动力的频率跟固有频率相差越大，振幅越小 四、共振 3、共振的利用： 共振筛 核磁共振 实际上，中国人对于声音共振的运用，可以追溯到很久远的年代。 早在战国初期，当时的人就发明了各种各样的共鸣器，用来侦探敌情。《墨子·备穴》记载了其中的几种: 在城墙根下每隔一定距离挖一深坑，坑里埋置一只容量有七八十升的陶瓮，瓮口蒙上皮革，这样，实际上就做成了一个共鸣器。让听觉聪敏的人伏在这个共鸣器上听动静，遇有敌人挖地道攻城的响声，不仅可以发觉，而且根据各瓮瓮声的响度差可以识别来敌的方向和远近。另一种方法是:在同一个深坑里埋设两只蒙上皮革的瓮，两瓮分开一定距离，根据这两瓮的响度差来判别敌人所在的方向。 历史 ... ...
