外力作用下的振动
[探新知·基础练]
1.固有振动和固有频率
(1)固有振动:不受外力作用的振动。
(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。
[辨是非](对的划“√”,错的划“×”)
1.阻尼振动的振幅是逐渐减小的。(√)
2.做阻尼振动的物体机械能可能不变。(×)
3.做阻尼振动的物体频率是不变的。(√)
[释疑难·对点练]
1.阻尼振动的特点
阻尼振动中振幅逐渐减小,其机械能逐渐减小,但振动的频率不会变化,此频率称为固有频率,由振动系统决定。
2.阻尼振动与简谐运动的比较
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阻尼振动
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简谐运动
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产生原因
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受到阻力作用
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不受阻力作用
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振幅
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如果没有能量补充,物体的振幅会越来越小
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振幅不变
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振动能量
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有损失
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保持不变
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振动图象
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实例
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汽车上的减振器的振动
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弹簧振子在光滑面上的振动
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[试身手]
1.(多选)一单摆做阻尼振动,则在振动过程中( )
A.振幅越来越小,周期也越来越小
B.振幅越来越小,周期不变
C.在振动过程中,通过某一位置时,机械能始终不变
D.振动过程中,机械能不守恒,周期不变
解析:选BD 因单摆做阻尼振动,根据阻尼振动的定义可知,其振幅越来越小。而单摆振动过程中的周期是其固有周期,是由本身条件决定的,是不变的,故A项错误,B项正确;又因单摆做阻尼振动的过程中,振幅逐渐减小,振动的能量也在减小,即机械能在减少,所以C项错误,D项正确。
[探新知·基础练]
1.自由振动
在没有任何阻力的情况下,给振动系统一定能量,使它开始振动,这样的振动叫自由振动。自由振动的周期是系统的固有周期。如果把弹簧振子拉离平衡位置后松手,弹簧振子的振动就是自由振动。
2.驱动力
如果存在阻尼作用,振动系统最终会停止振动。为了使系统持续振动下去,对振动系统施加周期性的外力,外力对系统做功,补偿系统的能量损耗,这种周期性的外力叫做驱动力。
3.受迫振动
(1)定义:系统在驱动力作用下的振动,叫做受迫振动。
(2)受迫振动的频率(周期):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。
[辨是非](对的划“√”,错的划“×”)
1.做受迫振动的物体的振动频率等于驱动力的频率。(√)
2.物体做受迫振动时,其振动频率与固有频率无关。(√)
3.做受迫振动的系统的机械能守恒。(×)
[释疑难·对点练]
受迫振动的特点
(1)做受迫振动的物体,其振动频率由驱动力频率决定,即其振动频率总等于驱动力的频率,驱动力频率改变,物体做受迫振动的频率就改变,与系统的固有频率无关。
(2)物体的固有频率对其所做的受迫振动也有影响,表现在其振幅的大小上,驱动力频率越接近物体的固有频率,其振幅越大。