外力作用下的振动 知识点梳理 1.固有频率 如果振动系统不受外力作用，此时的振动叫固有振动，其振动频率称为固有频率. 2.阻尼振动（减幅振动 (1)定义：振动物体克服摩擦和其他阻力做功，自己的能量逐渐减小，振幅也随着变小，振幅逐渐减小的振动叫阻尼振动. (2)对阻尼振动的理解： ①同一简谐运动能量的大小由振幅大小确定. ②阻尼振动振幅减小的快慢跟所受阻尼的大小有关，阻尼越大，振幅减小得越快. 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. 用力敲锣，由于锣受到空气的阻尼作用，振幅越来越小，锣声减弱，但音调不变 ④阻尼振动若在一段不太长的时间内振幅没有明显的减小，可以把它当做简谐运动来处理. (3)从振幅有无变化来分，振动可分为阻尼振动和无阻尼振动. 例1.（多选）下列说法正确的是（ ） A．阻尼振动必定有机械能损失 B．物体做阻尼振动时，由于振幅减小，频率也随着减小 C．物体做阻尼振动时，振幅虽然减小，但是频率不变 D．做阻尼振动的物体，振动频率仍由自身结构特点决定 例2.（多选）单摆在空气中振动，振幅逐渐减小，下列说法正确的是（ ） A．机械能逐渐转化为其他形式的能 B．后一时刻的动能一定小于前一时刻的动能 C．后一时刻的势能一定小于前一时刻的势能 D．后一时刻的机械能一定小于前一时刻的机械能 3.受迫振动 (1)驱动力：加在振动系统上的周期性外力，叫做驱动力 (2)受迫振动：系统在驱动力作用下的振动 (3)受迫振动的周期和频率 物体做受迫振动时，振动稳定后的频率等于驱动力的频率，跟物体的固有频率无关 4.自由振动 像弹簧振子和单摆那样，物体偏离平衡位置后，它们就在自己的弹力或重力作用下振动起来，而不需要其他外力的推动，这种振动叫做自由振动. 5.共振 (1)共振：驱动力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)共振的条件：，即驱动力的频率与物体的固有频率相等 (3)共振曲线 如图所示，共振曲线的横坐标为驱动力的频率，纵坐标为受迫振动物体的振幅，共振曲线直观地反映出驱动力的频率对受迫振动物体振幅的影响，由共振曲线可知，当驱动力的频率与物体的固有频率相等时，受迫振动的振幅最大. (4)共振的利用与防止 ①利用：由共振的条件知，要利用共振，就应尽量使驱动力的频率与物体的固有频率一致，如：共振筛、荡秋千、共振转速计共鸣箱，核磁共振仪等. ②防止：由共振曲线可知，在需要防止共振危害时，要尽量使驱动力的频率和固有频率不相等，而且相差越多越好，如：部队过桥应便步走. 例3.（多选）如图所示，两个质量分别为M和m的小球，悬挂在同一根水平细线上，当M在垂直于水平细线的平面内摆动时，下列说法正确的是( ) A．两摆的振动周期是相同的 B．当两摆的摆长相等时，m摆的振幅最大 C．悬挂M的竖直细线长度变化时，m的振幅不变 D．m摆的振幅可能超过M摆的振幅 例4.（多选）如图所示，一根绷紧的水平绳上挂五个摆，其中A、E摆长均为，先让A摆振动起来，其他各摆随后也跟着振动起来则（ ） A．其他各摆振动周期跟A摆相同 B．其他各摆振动的振幅大小相等 C．其他各摆振动的振幅大小不同，E摆的振幅最大 D．B、C、D三摆振动的振幅大小不同，B摆的振幅最小 二、技巧总结 1.能力拓展 固有振动、阻尼振动、受迫振动及共振的比较 比较项目 振动类型 固有振动 阻尼振动 受迫振动 共振 受力情况 不受阻力作用 受到阻力作用 受阻力和驱动力作用 受阻力和驱动力作用，且 振幅 振幅不变 振幅会越来越小 稳定后振幅不变 振幅最大 振动周期或频率 由振动系统本身决定，即固有周期或固有频率 由振动系统本身决定，即固有周期或固有频率 由驱动力周期或频率决定，即或 或 振动图像 形状不确 ... ...
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