4. 阻尼振动 受迫振动课堂实录【3】

第一章 机械振动

第四节 阻尼振动

受迫振动

【教学目标】

1、知识与技能

（1）知道阻尼振动的定义，及阻尼振动的能量如何变化。

(2)知道什么叫驱动力，受迫振动的定义，通过“演示实验”活动，知道受迫振动的频率等于驱动力的频率。

(3)知道共振的定义，通过观察，知道产生共振的条件，知道产生共振的条件。

(4)知道共振的应用和防止的实例，体会物理学在社会生产生活领域的广泛应用。

2、过程与方法

(1)通过分析实际例子，得到什么是受迫振动和共振现象，培养学生联系实际，提高观察和分析能力；

(2)了解共振在实际中的应用和防止，提高理论联系实际的能力。

3、情感、态度与价值观

(1)通过共振的应用和防止的教学，渗透一分为二的观点；

(2) 激发学生学习兴趣，培养学生关心周围事物的习惯．

【教学重点、难点】

(1)受迫振动概念的建立；什么是共振及产生共振的条件。

(2)物体发生共振决定于驱动力的频率与物体固有频率的关系，与驱动力大小无关；

(3)当驱动力的频率等于物体固有频率时，物体做受迫振动的振幅最大，发生共振现象。

【教学方法】

实验演示、总结归纳与多媒体教学相结合

【教具准备】

受迫振动演示仪、共振演示仪、CAI课件

【教学过程】 引入新课 【新课教学】

过程一、阻尼振动

（1）阻尼振动的定义

（2）阻尼振动的图像

过程二、受迫振动

(1) 驱动力：

(2) 受迫振动：

做简谐运动的弹簧振子和单摆在振动时，按振动系统的固有周期和固有频率振动。通过刚才的学习，我们知道物体在周期性的驱动力作用下所做的振动叫受迫振动；那么周期性作用的驱动力的频率、受迫振动的频率、系统的固有频率之间有什么关系呢?

过程三、共振

(1)共振摆实验

(2)共振 (3)发生共振的条件

(4)共振曲线

（5）、共振的应用和防止 A、利用共振的方法

实例： B、防止共振的方法

实例： 【课堂例题】

1、

如图所示，是用来测量各种发动机转速的转速计原理图。在同一铁支架NM上焊有固有频率依次为80Hz、60Hz、40Hz、20Hz的四个钢片a、b、c、d。将M端与正在转动的电动机接触，发现b钢片振幅最大，则电动机转速为_______r/s，a、b、c、d此时振动频率为_________。

2、

如图所示演示装置，一根张紧的水平绳上挂着四个单摆，让b摆摆动，其余各摆也摆动起来，可以发现（ ）

A.各摆摆动的周期均与b摆相同 B.a 摆摆动周期最短

C.c摆摆动周期最长 D.c摆振幅最大

3、汽车的车身是装在弹簧上的，如果这个系统的固有周期是1.5s，汽车在一条起伏不平的路上行驶，路上各凸起处大约都相隔8m，汽车以多大速度行驶时，车身上下颠簸得最剧烈？

4、如果把人作为一个有弹性的整体来看，在水平方向的固有频率约为3-6Hz ，竖子方向的固有频率约为4-8Hz ，拖拉机驾驶员，风镐、风铲、铆钉机等机械的操作员在工作时将做( )振动，这时操作员的振动频率跟振动源的频率( )。为保障操作员的安全与健康有些部门作出规定：用手操作的振动机械的频率必须大于20Hz，这是为了防止发生

( )造成对人体健康的危害。

5、实际的振动系统做阻尼振动时，它的（ ）

A、位移越来越小 B、振幅越来越小

C、动能越来越小 D、机械能越来越小

【总结】

【巩固练习】

1、下列说法中正确的是（ ）

A、某物体做自由振动时，其振动频率与振幅无关

B、某物体做受迫振动时，其振动频率与固有频率无关

C、某物体发生共振时的频率就是其自由振动的频率

D、某物体发生共振时的振动就是无阻尼振动

2、关于共振的防止和利用，应做到（ ）

A、利用共振时，应使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率

B、利用共振时，应使驱动力的频率大于或小于振动物体的固有频率

C、防止共振危害时，应尽量使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率

D、防止共振危害时，应使驱动力的频率远离振动物体的固有频率

3. 如果存在摩擦和空气阻力，那么，任何物体的机械振动严格地讲都不是简谐运动，在振动过程中振幅、周期和机械能将 （ ）

A．振幅减小，周期减小，机械能减小

B．振幅减小，周期不变，机械能减小

C. 振幅不变，周期减小，机械能减小

D．振幅不变，周期不变，机械能减小

4.图为某物体做受迫振动时的共振曲线, 从图可知该物体振动的固有频率为 Hz, 在驱动力的频率由150Hz增加到

250Hz的过程中, 物体振动的振幅变化情况是 .

5. A 、B两个弹簧振子,A固有频率为f, B固有频率为4f, 若它们均在频率为3f 的驱动力作用下做受迫振动, 则 ( ) A. 振子A的振幅较大, 振动频率为f B. 振子B的振幅较大, 振动频率为3f

C. 振子A的振幅较大, 振动频率为3f D. 振子B的振幅较大, 振动频率为4f 6.把一个筛子用四根弹簧支起来,筛子上固定一个电动偏心轮,它每转一周,给筛子一个驱动力,这样就做成了一个共振筛.筛子做自由振动时,完成10次全振动用时15s,在某电压下,电动偏心轮转速是36r/min.已知增大电压可使偏心轮转速提高;增加筛子质量,可以增大筛子的固有周期,那么要使筛子的振幅增大,下列哪些做法是正确的. A. 提高输入电压 B. 降低输入电压

C．

增加筛子质量 D. 减少筛子质量

7.共振现象是（

）

A.发生在受迫振动中，驱动力的频率远大于物体的固有频率，振幅最大

B.发生在简谐运动中，驱动力的频率等于物体的固有频率，振幅最大

C.发生在受迫振动中，驱动力的频率等于物体的固有频率，振幅最大

D.发生在受迫振动中，驱动力的频率远小于物体的固有频率，振幅最大

8.若铁路上每根铁轨的长为12 m，在弹簧支撑下的车厢固有周期是0.6 s，列车以下列哪一速度行驶时，车厢振动最厉害（

）

A.20 m/s

B.5 m/s

C.6 m/s

D.12 m/s 9.A、B、C三摆的摆长及摆球质量如图所示.当A振动起来后，通过水平挂绳迫使B、C振动，下列说法中正确的是（

）

A.只有A、C振动周期相等

B.C的振幅比B小

C.C的振幅比B大

D.A、B、C振动周期相等