11.5、外力作用下的振动
学习目标：
（1）知道阻尼振动和无阻尼振动，并能从能量的观点给予说明。
（2）知道受迫振动的概念。
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，知道常见的共振的应用和危害。
教学重点、难点：受迫振动，共振。
一、阻尼振动
1、阻尼振动：振幅逐渐减小的振动
2、阻尼振动的图像：
3、振动系统受到的阻尼越大，振幅减小得越快，阻尼过大时，系统将不能发生振动。
4、实际的自由振动一定是阻尼振动
二、受迫振动
1、驱动力：作用在振动系统上的周期性外力
2、受迫振动：系统在驱动力作用下的振动
3、受迫振动的特点：受迫振动的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：驱动力的频率等于系统的固有频率时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振。
2、共振条件：驱动力的频率等于物体的固有频率
3、共振曲线
驱动力的频率等于系统的固有频率时，受迫振动的振幅最大、驱动力的频率与系统的固有频率相差越少，振幅越大，相差越多，振幅越小。
文档来自于网络搜索
四、共振的防止和应用
1、防止：使驱动力的频率与物体的固有频率不同，而且相差越大越好。
2、应用：使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率。
考点一对阻尼振动的理解
例1一单摆做阻尼振动，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
跟踪训练1如图所示是单摆做阻尼振动的振动图线，下列说
法正确的是()
A．摆球A时刻的动能等于B时刻的动能
B．摆球A时刻的势能等于B时刻的势能
C．摆球A时刻的机械能等于B时刻的机械能
D．摆球A时刻的机械能大于B时刻的机械能
考点二对受迫振动和共振的理解
例2如图所示，五个摆悬挂于同一根绷紧的水平绳上，A是摆球质量较大的摆，让它摆动后带动其他摆运动，下列结论正确的是()
文档来自于网络搜索
A．其他各摆的振动周期与A摆的相同
B．其他各摆的振幅都相等
C．其他各摆的振幅不同，E摆的振幅最大
D．其他各摆的振动周期不同，D摆周期最大
跟踪训练2铁轨上每根钢轨长12m，若支持车厢的弹簧固有频率是2Hz，那么列车以多大速度行驶时，车厢振动最厉害（）文档来自于网络搜索
A．6m/s B．12m/sC．24m/s D．48m/s
跟踪训练3如图所示装置中，已知弹簧振子的固有频率f固＝2 Hz，电动机皮带轮的直径d
是曲轴皮带轮d2的1/2。
为使弹簧振子的振幅最大，则电动机的转速
应为()文档来自于网络搜索
A．60 r/min B．120 r/min
C．30 r/min D．240 r/min
考点三对共振曲线的理解
例3如图所示为一单摆的共振曲线，该单摆的摆长约为多少？共振时单摆的振幅多大？共振时摆球的最大速度和最大加速度各是多少？(g取10 m/s2)文档
来自于网络搜索
跟踪训练4如图所示是一个单摆的共振曲线。
(1)若单摆所处的环境，重力的加速度g＝9.8 m/s2，试求此摆
的摆长。
(2)若将此摆移到高山上，共振曲线的峰将怎样移动？
巩固练习：
1．一列队伍过桥时，不能齐步走，这是为了()
A．减小对桥的压力B．使桥受力均匀
C．减小对桥的冲力D．避免使桥发生共振
2．弹簧振子在振动过程中振幅逐渐减小，这是由于()
A．振子开始振动时振幅太小
B．在振动过程中要不断克服外界阻力做功，消耗能量
C．动能和势能相互转化
D．振子的机械能逐渐转化为内能
3．如图所示的装置中，在曲轴AB上悬挂一个弹簧振子，若不转动把手C，让其上下振动，周期为T1，若使把手以周期T2(T2＞T1)匀速转动，当运动都稳定后，则()文档来自于网络搜索
A．弹簧振子的振动周期为T
1
B．弹簧振子的振动周期为T2
C．要使弹簧振子振幅增大，可让把手转速减小
D．要使弹簧振子振幅增大，可让把手转速增大
4．两个弹簧振子，甲的固有频率是100Hz，乙的固有频率是400Hz，若它
们均在频率是300Hz的驱动力作用下做受迫振动，则（）文档来自于网络搜索
A．甲的振幅较大，振动频率是100Hz
B．乙的振幅较大，振动频率是300Hz
C．甲的振幅较大，振动频率是300Hz
D．乙的振幅较大，振动频率是400Hz
5．某振动系统的固有频率f1，该振动系统在频率为f2的驱动力的作用下做受迫振动，系统的振动频率为（）
A．f1B．f2C．f1+f2D．（f1+f2）/2
6．如图所示是内燃机排气门工作简图，凸轮运转，带动摇臂，摇臂将气门压下，汽缸内废气排出之后，气门在弹簧的弹力作用下复位，凸轮、摇臂、弹簧协调动作，
内燃机得以正常工作。
所有型号内燃机气门弹簧用法都有一个共同的特点，
就是不用一只而用两只，并且两个弹簧劲度系数不同，相差还很悬殊。
关
于为什么要用两只劲度系数不同的弹簧，以下说法正确的是()文档来自于
网络搜索
A．一只弹簧力量太小，不足以使气门复位
B．一只弹簧损坏之后另一只可以继续工作，提高了机器的可靠性
C．两个弹簧一起使用，可以避免共振
D．两个弹簧一起使用，增加弹性势能，能够使得机器更节能
7．一平台沿竖直方向作简谐运动，一物体置于振动的平台上随台一起运动，当振动平台处于什么位置时，物体对台面的正压力最大（）文档来自于网络搜索
A．当振动平台运动到最高点时B．当振动平台向下运动过振动中心点时
C．当振动平台运动到最低点时D．当振动平台向上运动过振动中心点时
8．如图所示是物体受迫振动的共振曲线，其纵坐标表示了物体（）
A．在不同时刻的振幅B．在不同时刻的位移
C．在不同驱动力下的振幅D．在不同驱动力下的位移
9．大海里航行的轮船，受到大风大浪冲击时，为了防止倾覆，应当改变航行方向和________，使风浪冲击力的频率远离轮船摇摆的________。
文档来自于网络搜索
10．若列车车厢与其负荷总质量为m=55.0t，车厢弹簧每受1.0t重就被压缩S=0.80mm，我国铁路一般轨长为L=12.6m，列车的危险速率（发生激烈颠簸时的速率）为。
11．如图所示，在曲柄A上悬挂一个弹簧振子，如果转动摇把C可带动曲轴BAD，用手
往下拉振子，再放手使弹簧振子上下振动，测得振子在10s内完成20
次全振动，然后匀速转动摇把，当转速为_______r/min，弹簧振子振动
最剧烈，稳定后的振动周期为________s．文档来自于网络搜索
12．如图所示，一个偏心轮的圆心为O，重心为C，它们所组成的系统在竖直方向上发生自由振动的频率为f，当偏心轮以角速度ω绕O轴匀速转动时，则当ω=________时振动最为剧烈，这个现象称为______文档来自于网络搜索
13．如图所示，为一单摆的共振曲线，图中横轴表示周期性驱动力的频率，纵轴表示单摆的振幅，求此单摆的摆长。
文档来自于网络搜索。