5 外力作用下的振动
[学习目标] 1.知道什么是阻尼振动和固有振动,并能从能量的观点给予说明.2.知道受迫振动的频率等于驱动力的频率,而跟振动物体的固有频率无关.3.理解共振的概念,知道常见共振的应用和危害.
一、阻尼振动
[导学探究] 在研究弹簧振子和单摆振动时,我们强调忽略阻力的影响,它们做的振动都属于简谐运动.而实际上,在实验室中让一个弹簧振子振动起来,观察它的振幅是怎样变化的?你知道是什么原因造成的吗?
答案 振幅逐渐减小,阻力阻碍了振子的运动,使机械能转化为内能.
[知识梳理] 固有振动与阻尼振动
1.固有振动
如果振动系统不受外力的作用,此时的振动叫做固有振动,其振动频率称为固有频率.
2.阻尼振动
(1)系统受到摩擦力或其他阻力的作用时,我们说振动受到了阻尼.系统克服阻尼的作用要做功,消耗机械能,因而振幅减小,最后停下来,阻尼振动的图象如图1所示.
图1
(2)能量变化:振动系统受到摩擦阻力或其他阻力作用,机械能随时间减少,同时振幅也在逐渐减小.阻尼越小,能量减少越慢,振幅减小越慢;阻尼过大时,系统将不能发生振动.
(3)物体做阻尼振动时,振幅虽不断减小,但振动的频率仍由自身结构特点所决定,并不会随振幅的减小而变化.
[即学即用] 判断下列说法的正误.
(1)阻尼振动是减幅振动.(√)
(2)实际的振动系统不可避免地要受到阻尼作用.(√)
(3)阻尼振动的振幅逐渐减小,所以周期也逐渐减小.(×)
(4)阻尼过大时,系统将不能发生振动.(√)
(5)阻尼振动的机械能逐渐转化为其他形式的能.(√)