做受迫振动的物体,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.条件:驱动力的频率等于系统的固有频率。
2.特征:在受迫振动中,共振时受迫振动的振幅最大。
3.共振曲线:如图所示。
1.自主思考--判一判
(1)受迫振动的频率等于振动系统的固有频率。(×)
(2)驱动力频率越大,振幅越大。(×)
(3)生活中应尽量使驱动力的频率接近振动系统的固有频率。(×)
(4)驱动力的频率等于系统的固有频率时,发生共振现象。(√)
2.合作探究--议一议
(1)前面我们学习过的弹簧振子的运动是属于简谐运动还是阻尼振动呢?
提示:实际的弹簧振子在运动中除受到弹力之外,还受到摩擦力等阻力的作用,振幅逐渐减小,即做的是阻尼振动。如果阻力很小,可以忽略,那么振子的运动就是只在回复力作用下的运动,是简谐运动。
(2)用扁担挑水时,有时桶里的水会荡得厉害,甚至从桶中溅出来,这是为什么?如何避免这一现象的发生?
提示:挑水时,由于行走时肩膀的起伏,人通过扁担对水桶作用,使水受到驱动力而做受迫振动,当驱动力的频率接近(或等于)桶里水的固有频率时,水桶里的水就发生共振,所以水会荡得厉害,以至于飞溅出来。为了避免发生这种现象,就要使驱动力的频率尽量远离桶里水的固有频率,解决的办法有改变行走的步频或停止走动片刻,也可以在桶里放些漂浮物,增大阻力,使振动系统克服阻力做功,消耗部分机械能,以减小水的振幅。
对应学生用书P15
简谐运动、阻尼振动与受迫振动的对比
1.简谐运动是一种理想化的模型,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.受迫振动是物体做阻尼振动时受到周期性驱动力作用下的振动。
4.三者对比列表如下:
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