11 A受迫振动 共振 基础版.docxVIP

专注：心无旁骛，万事可破

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专注：心无旁骛，万事可破

受迫振动共振

知识点：受迫振动共振

一、固有振动、阻尼振动

1．固有振动和固有频率

(1)固有振动：振动系统在不受外力作用下的振动．

(2)固有频率：固有振动的频率．

2．阻尼振动

(1)阻尼：当振动系统受到阻力的作用时，振动受到了阻尼．

(2)阻尼振动：振幅逐渐减小的振动，如图所示．

(3)振动系统能量衰减的两种方式

①振动系统受到摩擦阻力作用，机械能逐渐转化为内能．

②振动系统引起邻近介质中各质点的振动，能量向外辐射出去．

二、受迫振动

1．驱动力

作用于振动系统的周期性的外力．

2．受迫振动

(1)定义：系统在驱动力作用下的振动．

(2)受迫振动的频率(周期)

物体做受迫振动达到稳定后，其振动频率总等于驱动力的频率，与系统的固有频率无关．

三、共振

1．定义

驱动力的频率f等于系统的固有频率f0时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振．

2．共振曲线(如图所示)

技巧点拨

一、简谐运动、阻尼振动和受迫振动

1．对三种振动的理解

(1)简谐运动：一种理想化的模型，物体运动过程中的一切阻力都不考虑．

(2)阻尼振动：考虑阻力的影响，是更实际的一种运动．

(3)受迫振动：物体做阻尼振动时在驱动力作用下的振动．

2．三种振动的比较

振动类型

比较项目

简谐运动

阻尼振动

受迫振动

产生条件

不受阻力作用

受阻力作用

受阻力和驱动力作用

频率

有固有频率

频率不变

由驱动力的频率决定

振动图像

形状不确定

常见例子

弹簧振子或单摆

敲锣打鼓时发出的声音越来越弱

机器运转时底座发生的振动

二、共振

1．共振的条件：驱动力的频率与系统的固有频率相等，即f驱＝f固．

2．共振曲线

如图所示，共振曲线的横坐标为驱动力的频率，纵坐标为受迫振动的振幅．

(1)从受力角度看：当驱动力的频率等于物体的固有频率时，它的每一次作用都使物体的振幅增加，直到振幅达到最大．

(2)从功能关系看：当驱动力的频率等于物体的固有频率时，驱动力对物体做正功，使振动能量不断增加，振幅不断增大，直到增加的能量等于克服阻尼作用损耗的能量，振幅才不再增加．振动能量最大，振幅最大．

(3)认识曲线的形状：f＝f0时发生共振；f＞f0或f＜f0时振幅较小．f与f0相差越大，振幅越小．

3．共振的利用与防止

(1)利用：要利用共振，就应尽量使驱动力的频率与物体的固有频率一致．如共振筛、共振转速计等．

(2)防止：在需要防止共振危害时，要尽量使驱动力的频率和固有频率不相等，而且相差越多越好．如：部队过桥应便步走．

说明：共振是物体做受迫振动时的一种特殊现象．

例题精练

1．（2021春?诸暨市校级期中）下列说法正确的是（）

A．轮船航行时通过改变航向，使波浪冲击力的方向与轮船摇摆的方向不一致，同时改变航速，使波浪冲击的频率远离轮船摇摆的固有频率，这是应用共振规律防止共振

B．平静的水面上任意位置放一片纸屑，用笔尖轻点水面，纸屑会随着水波向外传播而向外运动

C．制作透射光栅要在一块很平的玻璃上用金刚石刻出一系列等间距的平行刻痕，这些刻痕就相当于透光的狭缝

D．可见光的波长在400﹣760nm之间，太阳辐射的能量集中在可见光这一个区域

随堂练习

1．（2021?鼓楼区校级模拟）一个单摆做受迫振动，其共振曲线（振幅A与驱动力频率f的关系）如图所示，重力加速度g约为10m/s2，则（）

A．此单摆的固有周期为0.5s

B．此单摆的摆长约为2m

C．若摆长增大，单摆的固有频率增大

D．若摆长增大，共振曲线的峰将向左移动

2．（2021春?淮安月考）如图所示是一物体做受迫振动时的振幅与驱动力频率的关系，由图可知（）

A．驱动力频率为f2时，振子处于共振状态

B．振子做自由振动时，频率可以为f1、f2或f3

C．要减小共振的危害，必须使物体的振动频率接近f2

D．要利用共振的效果，必须使物体的振动频率远大于f3

综合练习

一．选择题（共26小题）

1．（2021春?丰台区期中）如图所示，在一根张紧的水平绳上悬挂有五个摆，其中A、E的摆长相等。先使A摆振动起来，其余各摆随后也会振动起来，达到稳定状态后，下列说法中正确的是（）

A．其余各摆振动周期跟A相同，振动频率与A不同

B．其余各摆振动周期不同，D摆周期最大

C．其余各摆振幅相同

D．其余各摆振幅不同，E摆振幅最大

2．（2020春?雨城区校级月考）如图所示，在张紧的绳上挂了a、b、c、d四个单摆，四个单摆的摆长关系为Lc＞Lb＝L