用玻尔共振仪研究受迫振动教案

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1、用玻尔共振仪研究受迫振动教案川波尔共振仪研究受迫振动【教学目标与耍求】1.研究阻尼对受迫振动的影响，测定值。2.研究受迫振动中强迫力频率对其振幅和相位的影响。【授课学时及对象】理、工、医、管木科生【授课方式方法】引导讨论式【重点与难点】重点：1•分析自由振动、阻尼振动、受迫振动的运动状态2.受迫振动中的幅频与相频特性分析难点：玻尔共振仪操作及测量原理【实验仪器】BG-2型玻尔共振仪【引言与预备问题】在机械制造和建筑工程等领域中，受迫振动所导致的共振现象引起工程技术人员极大关注。它既冇破坏作用，也冇实用价值。破坏作用例如，1940年7月1H美国塔科麦（Tocama）大桥，建好后4个月，

2、在一场不算太强的大风中坍塌，正是由于风产生的周期性效果导致人桥共振，实际振了一天（十几个小时）就塌了。为了避免和减小共振，可以破坏外力的周期性或改变物体的固有频率等。共振现象也可以造福人类，例如收音机、顺磁共振、核磁共振、激光等都是运用的共振原理。预备问题：1）什么是受迫振动？什么是共振？什么条件下会发生共振？2）受迫振动的振幅与振动频率之间有什么关系？系统与外力的相位差与频率有什么关系？【实验原理】振动是常见的一种运动形式。受迫振动是物体在周期性外力（亦称驱动力）的持续作川下进行的振动。如果外力是按简谐振动规律变化，那么物体在稳定状态时的运动也是简谐振动，此时振幅保持恒定。振幅的大

3、小与强迫力的频率和原振动系统无阻尼时的固有振动频率以及阻尼系数有关。在受迫振动状态下，系统除了受到强迫力作用外，同时述受到回复力和阻尼力的作用。所以在稳定状态时，物体的位移、速度变化与强迫力变化不是同相位的，存在一个相位差。当强迫力频率与系统的固有频率相同时产生共振，此时振幅最大,相位差为90°o摆轮在周期性外力矩MOcost、弹性冋复力矩k和阻尼力矩（空气阻尼、电磁阻尼）bd的共同作用下作受迫振动。其运动方程为dt用波尔共振仪研究受迫振动【教学目标与要求】1.研究阻尼对受迫振动的影响，测定值。2.研究受迫振动小强迫力频率对其振幅和相位的影响。【授课学时及对象】理、工、医、管本科生【

4、授课方式方法】引导讨论式【重点与难点】重点：1•分析自由振动、阻尼振动、受迫振动的运动状态2.受迫振动屮的幅频与相频特性分析难点：玻尔共振仪操作及测量原理【实验仪器】BG-2型玻尔共振仪【引言与预备问题】在机械制造和建筑工程等领域中，受迫振动所导致的共振现彖引起工程技术人员极大关注。它既有破坏作用，也有实用价值。破坏作用例如，1940年7月1日美国塔科麦（Tocama）大桥，建好后4个月，在一场不算太强的大风中坍塌，正是由于风产生的周期性效果导致大桥共振，实际振了一天（十几个小时）就塌了。为了避免和减小共振，可以破坏外力的周期性或改变物体的固有频率等。共振现象也可以造福人类，例如收音

5、机、顺磁共振、核磁共振、激光等都是运用的共振原理。预备问题：1）什么是受迫振动？什么是共振？什么条件下会发生共振？2）受迫振动的振幅与振动频率之间有什么关系？系统与外力的相位差与频率有什么关系？【实验原理】振动是常见的一种运动形式。受迫振动是物体在周期性外力（亦称驱动力）的持续作用下进行的振动。如果外力是按简谐振动规律变化，那么物体在稳定状态时的运动也是简谐振动，此时振幅保持恒定。振幅的人小与强迫力的频率和原振动系统无阻尼时的同有振动频率以及阻尼系数冇关。在受迫振动状态下，系统除了受到强迫力作用外，同时还受到凹复力和阻尼力的作用。所以在稳定状态吋，物体的位移、速度变化与强迫力变化不是

6、同相位的，存在一个相位差。当强迫力频率与系统的固有频率相同吋产生共振，此时振幅最大,相位差为90。o摆轮在周期性外力矩MOcost、弹性回复力矩k和阻尼力矩（空气阻尼、电磁阻尼）bd的共同作用下作受迫振动。其运动方程为dt3•测怎受迫振动的幅频特性和相频特性保持阻尼选择开关位置不变，周期选择开关放在”1”处，打开电机开关使摆轮作受迫振动.调整“强迫力周期”，待摆轮振动稳定后，读取并记录周期、振幅值，并打开闪光灯测定受迫振动与强迫力间的和位差。先找到共振点，然后在其两侧各找出14个点进行测量,共29组数据。【实验注意事项及学生容易出错的地方】1.电器控制器提前预热10〜15分钟。2.实

7、验时最人振幅不得超过150°。3.阻尼开关位置选定后，实验中不能随意改变。4.受迫振动时阻尼系数不得为零。5.闪光灯应放在底座上。6.电机有一定寿命，不用时应关断。【数据处理】1•计算阻尼衰减系数。2.作-/0幅频特性曲线图。3.作-/0幅频特性曲线图。1・测量振幅与TO的关系振幅1.4441.4441.4431.4431.4411.4421.4401.4401.439T0153150147145143142141139137T0=1.441s2.计算阻尼