阻尼与阻力

进行机械振动的教学一般都是从讨论弹簧振子入手,引出振中最简单的特例——简谐运动.实际上,振子除了受到振动系统本身的弹力之外,还会同时受到摩擦和空气阻力的影响,这样,振子在振动开始所获得的机械能在振动过程中不断地减少,因为振动系统的能量与振幅的平方成正比,所以在能量随时间减少的同时,振幅也随时间而减小,物理学里把振幅逐渐减小的振动叫做阻尼振动.     

阻尼振动辨析

高中物理教材第一册 (必修 )第 1 3 8面对阻尼振动是这样定义的 :“由于外界的摩擦和介质阻力总是存在 ,不论是弹簧振子还是单摆 ,在振动过程中要不断克服外界阻力做功 ,消耗能量 ,振幅就会逐渐减小 ,经过一段时间 ,振动就会完全停下来 .这种振幅越来越小的振动叫做阻尼振动 .”“在阻尼振动中 ,振幅减小的快慢与物体周围介质阻力大小有关系 ,介质阻力越大 ,振幅减小得越快 ,振动也停止得越快 .”接着教材又讲到 :“如果我们能够根据物体在振动过程中消耗能量的情况不断补充能量 ,那么 ,虽然有摩擦和其他阻力 ,物体也可以继续做等幅振动 .等幅振动也叫做无阻尼振动 .”教学中我们感觉到 ,学生在学完这段教材后比较糊涂 ,三个方面的疑问表现比较突出 :一方面对阻尼不明确 ,总是问“阻尼是什么 ?”另一方面在了解到“由于外界的摩擦和介质阻力总是存在 ,不论是弹簧振子还是单摆 ,在振动过程中要不断克服外界阻力做功 ,消耗能量 ,振幅就会逐渐减小 ,经过一段时间 ,振动就会完全停下来 ,这种振幅越来越小的振动叫做阻尼振动 .”总认为既然有摩擦和介质阻力存在 ,那就应该属于阻尼振动 ,但“虽然有摩擦和介质阻力 ,物体也...     

在非惯性参照系中的阻尼振动

简谐振动是一种等幅振动，它是忽略阻力作用下的理想状态，事实上，阻力是不可避免的，由于阻力对振子作功的结果，振动系统的振幅总是逐渐减少直至为零，这就是阻尼振动。本文主要考虑在低速情况下，阻力与速度成正比的阻尼振动，并且研究这种阻尼振动在非惯性系中的运动状况。1在作恒加速直线系统中弹簧振子作阻尼振动的情况将弹簧振子放于以恒加速度为的车子中。相对于车而言，物体受力的情况是：车子对振子的约束反力，重力，弹性力；惯性力；阻力。由牛顿第二定律，振子在X轴上运动的微分方程为此微分方程的解描述三种可能的运动状态…     

例谈摩擦力作用下的局部简谐运动

物体在阻力作用下的振动是阻尼振动,振幅在不断减小.在高中物理习题教学中,经常遇到一类在摩擦力作用下的振动问题,该类问题因涉及变力作用,运动过程复杂,知识综合应用的能力要求较高,是教学之难点.分析表明：在摩擦力作用下的振动,可以转化为局部简谐运动来进行分析.     

阻尼振动的频率会随着振幅改变而改变吗？

普通高中课程标准实验教科书（山东科学技术出版社）物理选修3—4第1章“机械振动”第23页习题3是这样的： 下列说法正确的是： （A）阻尼振动必定有机械能的损失。 （B）物体做阻尼振动时,由于振幅减小,频率也不断减小。     

例谈用简谐运动的观念探究一类阻尼振动

简谐运动是一种理想化的振动.实际中的振动物体不可避免地会受到摩擦力及其他阻力的作用,而做阻尼振动.如果振动物体受到大小恒定、方向与运动反向的摩擦阻力作用,则该类阻尼振动可等效平衡位置交替变化、振幅周期性递减的不同简谐运动的集合．     

阻尼振动的探究教学反思

在高一物理进行《简谐运动的能量阻尼振动》这一节课的教学中，笔者和学生在课堂上通过实验的探究，总结出在摩擦阻力的影响下，振动的振幅逐渐减小，直至停止。随后，有个学生提出一个问题难住了笔者。以下是课堂中笔者与学生关于问题的对话的一个片段。     

阻尼振动周期不变吗

随便翻开一本高中物理教案书和参考资料,我们都会发现对阻尼振动的特征解释.如南方出版社出版的《高中新教材优秀教案》高二上册第84页中所写:阻尼振动振幅虽然不断减小但振动频率仍由自身结构特点决定,并不会随振幅的减小而变化;吉林文史出版社出版的《高考调研》高二上册第73     

单摆在液体中的振动

由摆球浸入不同温度纯水中的小角阻尼振动实验,发现角振幅衰减及振动周期不随液体黏度发生改变。采用改进平均法求解平方阻尼作用下单摆小角振动微分方程,得到角位移随时间变化的解析表达式,据此得到的角振幅衰减及振动周期的定量结果与实验数据符合。得出结论:摆球在液体中振动时受到的流体阻力是与液体黏度无关的平方阻力;平方阻尼常量与液体的密度成正比,与摆球半径及密度的乘积成反比;摆球浸入液体时的阻尼振动、角振幅衰减是非指数型的,衰减速度和振动周期都与平方阻尼常量密切相关。     

“阻尼振动图线”课件的设计与制作

振动是学生在学习中的一个难点。我们可以设计多媒体课件,为学生创设良好的学习环境,使学生通过自主学习,去发现知识、理解知识并通过意义建构形成自己的认知结构。下面介绍用“几何画板”设计与制作“阻尼振动图线”课件,供大家参考。1.课件的设计思想在有阻力的情况下,物体所作的阻尼振动类似于简谐振动,只是振幅随时间按指数规律衰减。阻尼振动的位移方程为xt=Ae-βtcosωrt+φ0),式中(ωr=ω02-β2√),速度方程为vt=dxdt=-βAe-βtcosωrt+φ0-ωrAe-βtsinωrt+φ0。对于阻尼振动的位移、速度图线是按什么规律变化的,这种变化又是决…     

对“振动能量与频率无关吗”一文的质疑

贵刊 2 0 0 2年第 3期“振动能量与频率无关吗 ?”(以下简称“振”文 )对中学物理“机械振动”一章指出的振动系统的机械能与振幅有关 ,与频率无关提出了不同看法 ,认为振动能量与频率有关 .笔者认为该文的观点和分析方法是欠妥的 .“振”文以弹簧振子为例 ,推理得出ｔ时刻振动系统的振动能量 (机械能 )为Ｅ =Ｅｋ Ｅｐ=12 ｍＡ2 ω2 =12 ｋＡ2　 =2π2 ｍＡ2Ｔ2 =2π2 ｍｆ2 Ａ2 .据此得出了“频率对振动能量的影响与振幅对振动能量的影响程度是等同的 ,所以在理解振动能量的概念时 ,不能只片面地强调能量只与振幅有关 ,即使振幅相同 ,由于…     

《机械波》检测题

一选择题 1.关于机械能的说法中正确的是 A.波动是指介质质点沿波的传播方向移动的过程. B.波动是指振动质点在媒质中传播的过程. C.波动过程中介质点并未在波的传播方向上发生移动,仅在各自的平衡位置附近做振动. D.波动过程也是能量的传播过程.     

怎样理解机械波的能量

在弹性介质中，当波源做简谐运动时，介质中各质点随波源依次在其平衡位置做简谐运动，所形成的波就是简谐波．但是介质中各质点并不随波一起传播或迁移，机械波传播的是波源的振动状态或振动形式和振动能量，那么介质中各质点是否与做简谐运动的谐振子一样机械能守恒呢?笔者针对该问题加以分析如下．     

“机械波”高考考什么?

一、考机械波的概念、性质例1 (2003年理综)简谐机械波在给定的媒质中传播时,下列说法正确的是( ) (A)振幅越大,则波传播的速度越快(B)振幅越大,则波传播的速度越慢(C)在一个周期内,振动质元走过的路程等于一个波长     

专题13 波的几何描述与特征现象

1．波的几何描述 (1)波前、波面与波线当波源在弹性介质中振动时，振动将沿各个方向传播，为了形象地描述某一时刻振动传播到的各点的位置，我们在介质中做出该时刻振动所传播到的各点的轨迹，这种轨迹称为波前．     

巧用“振动与波的综合渗透”解题

由于波是振动在介质中传播而形成的,因而振动与波紧密联系,相互渗透.若波源振动一个周期,则波向前传播一个波长.抓住振动与波的这一对应关系,能使振动与波的综合题的解答过程变得简洁明了.一、用振动分析波动例1如图1所示,是一列简谐横波沿x轴正方向传播的图像,试画出经34T(T为周期)后的波形图.解析依据各质点均在各自的平衡位置附近振动,并不随波迁移,抓住处于平衡位置和振幅位置的这些特殊质点的振动情况,可迅速找出经过一段时间后这些特殊质点的新位置,从而画出新的波形图.如图中质点O图示时刻经平衡位置向下运动,经41T后到达负向最大…     

自制横波演示仪

波动是多个质点同时又不同步的运动，从整体上形成了波在空间的传播．在《机械波的形成与传播》一节内容中，“理解机械波的传播过程和特点”既是重点也是难点，而关键点在于如何理解“波是振动的传播及媒质本身不随波迁移”．学生虽然已经具备了运动学和质点振动的基本知识，但是不习惯多过程动态抽象的问题，所以对机械波的传播过程这种较复杂的...     

例谈电磁感应现象中的“阻尼振动”

阻尼振动的位移 时间曲线及振动过程中能量的转化具有一定的特点,从阻尼振动的视角分别讨论了电磁感应现象中水平方向、竖直方向及斜面上的阻尼振动.     

机械波中确定方向“五法”

在机械波中，由波的传播方向确定各质点的振动方向，或由质点的振动方向判定波的传播方向，是一个基础而重要的问题，也是近几年高考的热点，本文就其相互方向的确定，浅谈五种方法．     

简谐阻尼线的两种函数模型及“葫芦线”方程的推导

高中物理课本第一册第五章《机械振动和机械波》第五节简略介绍了阻尼振动现象 ,阻尼振动的图象大致如图 1 .作为研究性学习课题 ,本文探索并建立阻尼振动的两种近似的函数模型 .质点做简谐振动 (一种无阻尼振动 ) ,其位移关于时间的函数图象是正弦或余弦曲线 ,位移 ｙ与时间ｔ的函数关系可用三角函数模型 ｙ=ｓｉｎ(ωｔ+φ) +Ｂ ,或 ｙ=Ａｃｏｓ(ωｔ +φ) +Ｂ表示 .阻尼振动的图象与正弦曲线或余弦曲线相仿 ,只是振幅不断减小 .在直角坐标系中 ,也应该可以建立阻尼振动的函数模型 ,那么它的函数模型是怎样的呢 ?可能很复杂 .作为研究性学…