《机械振动》1-4阻尼振动 受迫振动导学提纲

富顺一中学生课堂导学提纲编号：WLTG-选修3-4-2使用时间： 2014-02-25编制：伍度平

1.4 阻尼振动 受迫振动

班级 姓名 小组 【学习目标】

1、通过实验，认识受迫振动的特点

2、知道共振发生的条件以及应用共振和防止共振的事例和方法 【重点难点】

重点：1.知道什么是受迫振动 2.知道共振产生的条件

难点： 理解共振与受迫振动、驱动力之间的关系 【导学流程】 一、了解感知

（一）新课引入

问：上节课我们学习了阻尼振动，怎样才能使受阻力的振动物体的振幅不变，而一直振动下去呢？

引导学生答出，应不断地向系统补充损耗的机械能，以使振动物体的振幅不变。 指出：这种振幅不变的振动叫无阻尼振动。

问：无阻尼振动是否是无阻力振动？引导学生认识到无阻尼和无阻力有不同的含义。

举几个无阻尼振动的例子，例如电铃响的时候，铃锤是做无阻尼振动。电磁打点计时器工作时，打点针是做无阻尼振动。挂钟的摆是做无阻尼振动。无阻尼振动的共同特点是：工作时振动物体不断地受到周期性变化外力的作用。 （二）初步学习

阅读课本13、14、15页，初步认识阻尼振动、受迫振动、共振及共振的应用与防止 1．什么是阻尼振动？什么是自由振动？

2．什么是受迫振动？受迫振动的频率（周期）与哪些因素有关？ 3．共振有怎样的特点？怎样防止与应用共振？ 二、深入学习 （一）阻尼振动

分析理解阻尼振动，自由振动和固有频率的概念及其特点。

简谐运动是一种理想化的振动，像弹簧振子和单摆那样，一旦提供振动系统一定的能量，由于机械能守恒，它们就要以一定的振幅永不停息地振动下去。可是实际上振动系统不可避免地要受到摩擦和其它阻力，那么摆球或弹簧振子的振动图象是什么样的呢？

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（二）受迫振动

做右图所示实验，知道受迫振动和驱动力。

受迫振动的频率与物体的固有频率有关吗？与哪些因素有关？

（三）共振

１．共振

演示摆的共振(装置如图)，在一根绷紧的绳上挂几个单摆，其中A、B、G球摆的长相等。当使A摆动起来后，A球的振动通过张紧的绳给其余各摆施加周期性的驱动力，经一段时间后，它们都会振动起来。驱动力的频率等于A摆的频率。实验发现，在A摆多次摆动后，各球都将以A球的频率振动起来，但振幅不同，固有频率与驱动力频率相等的B、G球的振幅最大，而频率与驱动力频率相差最大的D、E球的振幅最小。

驱动力的频率跟物体的固有频率相等时，振幅最大，这种现象叫共振。

受迫振动的振幅随驱动力频率变化的关系 (如图)，理解驱动力的频率与物体固有频率之间的关系，会加以应用。

即学即练１：支持火车车厢的弹簧的固有频率为2Hz，

行驶在每节铁轨长10米的铁路上，则当运行速度为_______m/s时，车厢振动最剧烈。[20m/s]

２．共振的防止和应用

阅读教材15页内容，结合自身经验加以理解。 补充阅读材料：

共振的好处和危害及如何防止： 1、好处：

（1）共振现象有许多应用，把一些不同长度的钢片装在同一个支架上，可用于制成测量发动机转速的转速计．使转速计与开动着的机器紧密接触，机器振动引起转速计的轻微振动，这时固有频率与机器运转频率相同的那片钢片发生共振，有较大的振幅．若已知钢片的固有频率，就可知道机器的转速．

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（2）共振还是一个善于使用色彩和色调的魔幻绘画师，把我们所看到的每一件物体都神奇地染上了颜色，使我们这个世界变得五彩斑斓、艳丽缤纷。钠光是黄的，因为钠原子的 振动产生所产生的是黄色的光。水银原子的振动发出蓝光。

2、危害：古希腊的学者阿基米德曾豪情万丈地宣称：给我一个支点，我能撬动地球。而现代的美国发明家特士拉更是“牛气”，他说：用一件共振器，我就能把地球一裂为二！ （1）18世纪中叶，一队士兵在指挥官的口令下，迈着威武雄壮、整齐划一的步伐，通过法国昂热市一座大桥，快走到桥中间时，桥梁突然发生强烈的颤动并且最终断裂坍塌，造成许多官兵和市民落入水中丧生。后经调查，造成这次惨剧的罪魁祸首，正是共振！ （2）问：风能引起共振吗？

答：1940年，美国的全长860米的塔柯姆大桥因大风引起的共振而塌毁，尽管当时的风速还不到设计风速限值的1/3，可是因为这座大桥的实际的抗共振强度没有过关，所以导致事故的发生。每年肆虐于沿海各地的热带风暴，也是借助于共振为虎作伥，才会使得房屋和农作物饱受摧残。近几十年来，美国及欧洲等国家和地区还发生了许多起高楼因大风造成的共振而剧烈摇摆的事件。

3、如何防止：

据史籍记载，我国晋代就有人对共振现象作出了正确的解释，并已经能够完全认识到，防止共振的最好的方法是改变物体的固有频率，使之与外来作用力的频率相差越大越好。

三、迁移运用

如图，为一单摆的共振曲线，则该单摆的摆长约为多少？共振时单摆的振幅多大？共振时摆球的最大加速度和最大速度大小各为多少？

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【合作学习】

1．如图所示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增大加250Hz的过程中，物体振动的振幅变化情况是 。

2．如图所示，轻弹簧的一端固定在墙上，另一端系一质量M=0.98kg的木块，木块放在光滑的水平面上并处于静止状态，现有一颗质量m=0.02Kg的弹丸以水平速度v0 =100m/s射入木块，并留在木块中，此后这一留有弹丸的木块在水平面上做简谐运动，求这一振动系统的振动能量．

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