知识点一 振动中的能量损失
[情境导学]在研究单摆振动特点的物理课上,老师特意用大一些的木球(涂成金属色)做了两个同样的单摆,老师和某位同学同时进行如下实验:两人都把木球拉离竖直方向同样的角度,并且都刚好贴近自己的鼻尖,然后同时释放木球,让同学们观察木球的运动情况,这位同学由于担心木球摆回来会碰到自己的鼻子而自然躲开了(同学们发出一阵笑声);老师保持不动却有惊无险,木球摆回来时根本接触不到鼻尖(赢来了同学们的热烈掌声)……之后木球的振幅越来越小。请解释其原因,木球做什么运动?
提示:木球摆动过程中由于受到空气阻力作用,振幅会变小,木球再次摆回来时一定不会碰到鼻子,所以老师很镇定。木球做阻尼振动。
[知识梳理]
1.固有振动和固有频率
(1)固有振动:振动系统不受外力作用的振动。
(2)固有频率:固有振动的频率。
2.阻尼振动
(1)阻尼:当振动系统受到阻力作用时,振动受到了阻尼。
(2)阻尼振动:振幅逐渐减小的振动,如图所示。
[初试小题]
1.判断正误。
(1)将单摆摆球拉离平衡位置后释放,小球所做的振动为固有振动。(√)
(2)空气中的单摆振幅越来越小,则单摆的振动为阻尼振动。(√)
(3)物体做阻尼振动的过程,振动周期逐渐减小。(×)
(4)物体做阻尼振动的过程,系统的能量逐渐减小。(√)
2.思考题。
前面我们学习过的弹簧振子的运动是属于简谐运动还是阻尼振动呢?
提示:实际的弹簧振子在运动中除受到弹力之外,还受到摩擦力等阻力的作用,振幅逐渐减小,即做的是阻尼振动。如果阻力很小,可以忽略,那么振子的运动就是只在回复力作用下的运动,是简谐运动。