5 外力作用下的振动 实际的振动过程总是存在阻力的，系统的能量必然会损失．例如弹簧振子和单摆在振动过程中，振子和摆球要克服阻力做功，系统的机械能不断减小，振幅也不断减小，直到振动停止．这种振动就是阻尼振动．如图所示是汽车车轮上的减震器，你知道它的作用吗？ 提示：汽车在凹凸不平的路上行驶时，会发生剧烈振动，安装大阻尼的减震器，可以使振动很快停下来． 18世纪中叶，法国昂热市一座102米长的大桥上有一队士兵经过．当他们在指挥官的口令下迈着整齐的步伐过桥时，桥梁突然断裂，造成226名官兵和行人丧生．你知道这是什么原因造成的吗？ 提示：是共振造成的．因为大队士兵迈步的频率正好与大桥的固有频率一致，使桥体的振动加强，当它的振幅达到甚至超过桥梁的抗压力时，桥就断了．类似的事件在俄国和美国等地也有发生．鉴于成队士兵步伐整齐地走过桥时容易造成桥的共振，所以后来各国都规定大队人马过桥，要便步通过． 考点一 阻尼振动 1．固有频率 如果振动系统不受外力的作用，此时的振动叫做固有振动，其振动频率称为固有频率．物体振动的固有频率由振动系统本身决定． 2．阻尼振动 振动系统克服摩擦力或其他阻力做功，消耗自身的机械能，因而振幅逐渐减小，最后停下来．这种振幅逐渐减小的振动叫做阻尼振动． 振幅减小的快慢跟振动所受的阻尼有关，阻尼越大，振幅减小得越快．当阻尼很小时，在一段不太长的时间内振幅没有明显的减小，可以认为是等幅振动．物体做无阻尼振动，并不一定指它不受阻尼，而是指它在振动过程中保持振幅不变． 3．阻尼振动的图象 阻尼振动的图象如下图所示．物体做阻尼振动时，振幅越来越小．周期未变化，所以阻尼振动的频率不变． 振动的频率由振动系统自身结构特点决定，并不会随振幅的减小而变化. 【例1】 (多选)如图所示是单摆做阻尼振动的振动图线，下列说法中正确的是( ) 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 【导思】 1.阻尼振动的振幅有什么特点？ 2．阻尼振动的机械能是否守恒？ 3．图中A、B两点有什么共同点？ 【解析】 (1)单摆做阻尼振动，因此其机械能不断减小，选项D正确，C错误；由图又看出A、B两时刻单摆的位移相同，即在同一位置，故势能相同，选项B正确；因机械能越来越小，所以B处动能比A处小，选项A错误． (2)单摆在运动过程中达到同一位置时位移相同，势能相同． 【答案】 BD (多选)下列说法中错误的有( BC ) A．阻尼振动的振幅不断减小 B．物体做阻尼振动时，随着振幅的减小，频率也不断减小 C．阻尼振动的振幅逐渐减小，所以周期也逐渐减小 D．阻尼过大时，系统将不能发生振动 解析：阻尼振动的振幅一定是不断减小的，A对；物体做阻尼振动时，振幅虽然不断减小，但是振动频率仍由自身的结构特点所决定，不随振幅的减小而变化，所以B错误；同理阻尼振动周期也不改变，故C错误；如果阻尼过大，振动能量可能会在四分之一周期内减小为零，系统将不能发生振动，D对．故本题选B、C. 考点二 受迫振动 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，对振动系统施加的周期性的外力，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． 驱动力的作用就是通过对系统做功，补偿系统的能量损耗，使系统持续地振动下去. 3．受迫振动 (1)定义：系统在驱动力作用下的振动，叫做 ... ...
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