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高中物理单摆知识解析

来源:笛 时间:2023/8/6

一、单摆

1.单摆是实际摆的科学抽象。当实际摆满足以下条件时即可认为是单摆:

(1)悬挂摆球的细线的伸缩和质量可以忽略。

(2)悬线的长度比摆球的直径大得多。

(5)这个周期公式最早由荷兰的物理学家惠更斯发现,他利用摆的等时性发明了摆钟。

原来准时的摆钟,若将其摆长调长,则其周期将变大,也就是说该钟将变慢了。

二、相位

三、简谐运动的能量

(1)简谐运动是种理想化(无摩擦和空气阻力)的振动,振动过程中动能和势能相互转化,但振动系统的机械能总量保持不变,即机械能守恒。即对于给定的振动系统,只要供给它一定的能量,它将永不停息的振动下去。

(2)简谐运动的能量与振幅有关,振幅越大,振动的能量越大。

四、阻尼振动

(1)实际的振动不可避免的存在着摩擦和其他的阻力作用,因而都不是简谐运动,我们称之为阻尼振动。

(2)在振动过程中,系统克服阻尼做功,消耗系统的机械能,最终转化为周围环境的内能。

(3)阻尼振动的振幅随时间逐渐减小,最终将停下来。

(4)振幅随时间减小的振动叫做阻尼振动,振幅不变的振动叫无阻尼振动。但无阻尼振动并非就是无阻力振动。例如电铃工作的时候,阻力(摩擦、空气阻力)是客观存在的,但铃锤的振幅却是不变的(原因:外界在不断地给它补充能量),它做的就是无阻尼振动。

五、受迫振动、共振

(1)为了让实际的振动不停下来,我们需要通过周期性的外力不断地给振动系统补充能量,补偿系统的能量损失,使系统持续的振动下去。这种周期性的外力叫做驱动力,物体在外界驱动力作用下的振动叫做受迫振动。

(2)物体做受迫振动时,振动稳定后的频率等于驱动力的频率,与物体的固有频率没有关系。

(3)当驱动力的频率接近振动物体的固有频率时,受迫振动的振幅变大,这种现象叫做共振。

共振的实例生活中很多,如果没学过相关的知识,有的事例你是很难相信的。

美国有一农场农妇,习惯于用吹笛的方式招呼丈夫回家吃饭,可当她有一次吹笛时,居然发现树上的毛毛虫纷纷坠地而死,惊讶之余,她到自己的果园吹了几个小时,一下子将果树上的毛毛虫收拾的一干二净,究其原因,还是笛子发出的声音引起毛毛虫内脏发生剧烈共振而死亡。

在这个事例中,“笛膜振动的频率”对于毛毛虫的内脏来说就是“驱动力频率”,而这个“驱动力频率”又与毛毛虫内脏的“固有频率”相同,于是,奇迹便发生了。

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