阻尼振动是否具有“周期性”和“等时性”

简谐运动在不考虑摩擦和其他阻力等因素的影响时，振动过程中系统的机械能守恒，所以不管是单摆还是弹簧振子在振动过程中振幅始终保持不变，这种振动称为无阻尼振动．然而，实际的振动总要受到阻力的影响，由于要克服阻力做功，振动系统的机械能不断减少．同时振动系统与周围介质相互作用，振动向外传播形成波，随着波的传播，系统的机械能不断减少，因此振幅也逐渐减小．这种振幅逐渐减小的振动叫做阻尼振动，阻尼振动的图象如图1所示．     

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...     

阻尼振动的周期

人教版高中物理第一册第九章“机械振动”中,对简谐运动的周期、受迫振动的周期都做了一定的阐述,对于阻尼振动的周期则没有涉及,仅定性地给出了一张阻尼振动图像如图1.之所以说定性,是因为从图像上看不出阻尼振动的周期与简谐运动相比较是变大了还是变小了,同一阻尼振动的周期是否仍具有等时性.对这一问题,我们在振动物体所受阻力与速率成正比的前提下作一讨论.回复力由弹簧提供为-kx,介质阻力为-bv,b为常数.对振子应用牛顿第二定律,     

一个特殊耦合振子的运动分析

本文在一维弹簧振子的基础上，对耦合振子的纵向运动一种比较简单的情况进行了分析，得出了适用于求解一般二自由度振动系统简正频率的方法。     

对称双弹簧振子横向振动的复杂性研究

利用MATLAB数值求解对称双弹簧振子横向振动的微分方程,程序设计为对任意选取的系统参数和初始条件,均可绘制出振动曲线和相图.数值实验表明：对称双弹簧振子的横向运动是周期振动,振动特性随初始条件发生改变;当振幅远大于弹簧原长时,横向振动趋于简谐振动,并与纵向振动有相同的周期;当振幅远小于弹簧原长时,横向振动趋于立方非线性振动,其振动周期与振幅成反比.     

浅谈振动的能量

做简谐运动的系统,其振动能量不仅与振幅有关,而且与振动系统的性质和频率有关。一、简谐运动的频率和振幅简谐运动是一种理想化的模型,即在不考虑摩擦和阻力时,弹簧振子(或单摆)在弹力和重力作用下的运动,弹簧振子做简谐运动的动力学方程和运动学方程分     

Columb摩擦作用下弹簧振子的运动规律

在基础物理教学中，研究弹簧振子的运动通常是机械振动的一个典型课题。在处理这一课题时，现行物理教程的弹簧振子，或者放置在光滑平面之上[1]，或者用光滑杆置于弹簧之中[2]。然而无论是“光滑平面”还是“光滑杆件”，毕竟都属于理想情况。在实际运动过程中，弹簧振子除了受到回复力的作用外，不可避免地还要受到摩擦力的作用。因此本文在通常描述弹簧振子运动的微分方程中引入了Cnlumb摩擦力，力图逼近真实的物理过程，而后通过解其运动微分方程求出在这种情况下弹簧振子的运动规律。我们从考察具体的物理过程入手展开讨论：10。设弹…     

谈共振条件

普通物理教材中对共振有如下定义:“受迫振动的振幅出现最大值的现象叫做共振现象。”(赵景员、王淑贤编《力学》P.474),我们对“受迫振动的振幅”进一步分析,从位移共振、速度共振和能量共振三方面来比较,并得出它们的条件。 设一质量为m的振子与一轻质弹簧组成一振动系统,弹簧倔强系数为k,在受与速度成正比的阻力R=-hv和周期策动力H=F_Ocoswt的作用下做受迫振动。取O点为原点,振子运动微分方程为:     

弹簧振子模型的应用

弹簧振子是一种理想模型．在这个系统中,不计弹簧的质量和运动中的阻力,与弹簧连接的小球能看作一个质点,小球在弹簧的弹性限度内运动,弹簧振子做简谐运动,如图1所示,它具有以下的特点：     

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.     

例谈阻尼振动中的区域简谐运动

<正>物体在滑动摩擦力作用下的振动是阻尼振动,其振幅递减,如何分析此类阻尼振动呢?以下就此问题展开讨论,以期为复习备考提供助益．一、区域简谐运动1．竖直方向弹簧振子简谐运动的分析如图1,劲度系数为k的轻弹簧上端固定,下端连接一个质量为m物块,静止时物块在O点位置．现向下施力使物块向下运动一段距离,然后松开,假设空气阻力可忽略不计,重力加速度为g．试证明物块的运动为简谐运动．     

《简谐运动》的一种有效教学方法

简谐运动是最简单、最基本的振动，高中物理都是以弹簧振子模型为例来讲述．由于振子所受的力是变化的，要得到它的运动规律，理沦上要求解微分方程，这超出了高中生的认知水平．本文用数值计算的方法来探究简谐运动．先应用已有知识建立数值模型，再用学生熟悉的数表软件Excel实现求解，最终得到振子的运动规律．整个探究过程按照先对振子受...     

在非惯性参照系中弹簧振子的运动

我们将一物体在同一路径上在一定位置附近作重复的往返运动形式叫振动。振动是非常普遍的运动,它有很多种形式,而简谐振动是最简单的振动,一般的复杂振动,总可以分解为若干个简谐振动叠加而成,所以研究简谐振动,具有十分重要的意义.弹簧振子在惯性系中的运动是典型的筒谐振动,试问弹簧振子在非惯性系中的运动是否是简谐振动?本文将讨     

用非惯性系求解物体的运动方程

本刊2013年第3期刊登了《双振子弹簧系统两振子的速度时间图像究竟是哪一个?》一文,以下简称为《图像》.该文讨论的是2009年江苏高考物理第9题AB两个物体和弹簧组成的系统的运动情况,作者借助于高等数学中解微分方程的方法,详细地求出了AB两个物体的运动方程及其相关物理量,读来很受启发.但是文章在分析过程中侧重于数学运算,而解微分方程是大学内容,高中学生无法理解和分析其求解过程,对一般物理教师而言也较困难.下面笔者从物理的角度出发,借助于非惯性系求解其运动方程,并揭示该系统的运动特征.     

也说弹簧振子类问题的求解方法

弹簧振子是一种常见的物理模型，物体与轻弹簧相连，当物体振动时就形成了弹簧振子．弹簧振子的振动为简谐振动，简谐振动具有对称性．即在平衡位置两侧等距离处振子的回复力、加速度、速度等大反向．     

演示弹簧振子的周期

常见演示弹簧振子如图所示。由于其中的物体受到重力和绳子的拉力这一对非平衡力的影响,因而它并非是很精确的弹簧振子。它的振动情况和弹簧振子的振动有着一定的区别。那么。它的振动是不是简谐振动呢?其周期又如何呢? 设:演示弹簧振子中物体振动至最大位置时,绳子与竖直线间的夹角始终小于5°。据此可以近似认为物体的运动路线是直线。根据受力分析可知合力F=-2kx-mgtgα     

Matlab软件在单摆自由振动中的应用

自由振动的单摆在大角度摆动时,动力学方程是非线性的,非线性系统复杂行为的一种重要研究方法就是数值计算法。通过理论分析,得到无阻尼、有阻尼、及弹簧单摆大角度振动的动力学方程。利用Matlab软件,观察弹簧单摆的振动现象,求出弹簧单摆非线性微分方程的数值解,展现大角度自由振动单摆周期与角振幅的关系曲线、大角度自由振动和阻尼振动的单摆的相轨迹。对不同条件单摆进行数值模拟,从而直观地研究了不同条件单摆的运动。结果表明,Matlab软件在振动问题中的应用,不仅实现了数值计算高效快捷、绘制图像形象直观,而且弥补了实验的不足,为计算机辅助物理教学提供了一个较好的软件。     

自制投影式弹簧振子演示仪

高中物理第一册简谐振动一节,是以第124页图5—1所示的弹簧振子来讲述、分析的。这种弹簧振子的振动,实际上是一种无阻力的理想化的振动。为了紧扣教材,把理想化的实验形象逼真地展现在学生面前,本人采取了模拟演示的手法,根据普通型弹簧振子的原理,自制了一个投影式弹簧振子。利用投影仪将这一实验搬上银幕,效果相当好。1 仪器装置     

高考物理适应性训练

一、选择题 1.一个弹簧振子的振动周期是0.25 s,从振子经过平衡位置向右运动开始计时,经过0.17 s,振子的运动情况是( ).     

气垫式弹簧振子的改进

气垫式弹簧振子运用气垫原理，振子所受阻力很小，振动次数多，演示效果较明显。传统的气垫式弹簧振子用皮唧做气源。皮唧的气流是间歇性的。实验时，当脚踏下皮唧时，气垫使振子浮起。振子可自由移动，当脚抬起时，气流不够大，振子没有浮起，因阻力作用而停下。给学生的印象振子是由脚踏皮唧驱动的，演示效果大打折扣。