第6节　受迫振动　共振（课件 教案 学案 练习四份打包）高中物理人教版（2019）选择性必修第一册

第6节　受迫振动　共振 学习目标　1.知道什么是阻尼振动以及什么情况下可以把实际发生的振动看成简谐运动。2.知道什么是驱动力和受迫振动。3.知道什么是共振以及发生共振的条件。4.了解共振现象的应用和防止。 知识点一　振动中的能量损失 1.固有振动和固有频率 如果振动系统没有外力干预，此时的振动叫作固有振动，其周期或频率与振幅无关，仅由系统自身的性质决定。其振动频率称为固有频率。 2.阻尼振动 实际的振动系统都会受到摩擦力、黏滞力等阻碍作用，振幅必然逐渐减小。这种振幅随时间逐渐减小的振动，称为阻尼振动。振动图像如图所示。 3.振动系统能量衰减的两种方式 (1)由于振动系统受到摩擦阻力的作用，使振动系统的机械能逐渐转化为内能。 (2)由于振动系统引起临近介质中各质点的振动，使能量向四周辐射出去，从而自身机械能减少。 【思考】 1.空气中单摆振幅越来越小，则单摆的振动为阻尼振动吗？ 提示　是。 2.阻尼振动的频率随振幅改变吗？ 提示　不改变。物体做阻尼振动时，振动的频率仍由自身结构特点所决定，并不会随振幅的减小而变化。例如用力敲锣，由于锣受到空气的阻尼作用，振幅越来越小，锣声减弱，但音调不变，即频率不变。 例1 (多选)如图是摆球做阻尼振动的振动图像，下列说法正确的是(　　) A.振动过程中周期变小 B.振动过程中周期不变 C.摆球A时刻的势能等于B时刻的势能 D.摆球A时刻的动能等于B时刻的动能 答案　BC 解析　阻尼振动中，振幅逐渐减小，由于周期与振幅无关，故振动过程中周期不变，选项A错误，B正确；因A、B两时刻摆球的位移相同，故摆球A时刻的势能等于B时刻的势能，选项C正确；由于振动的能量逐渐减小，故摆球A时刻的动能大于B时刻的动能，选项D错误。 知识点二　受迫振动 如图所示的实验装置为一挂在曲轴上的弹簧振子，匀速摇动手柄，下面的弹簧振子就会振动起来。实际动手做一下，然后回答以下几个问题。 (1)如果手柄不动而用手拉动一下振子，从振幅角度看弹簧振子的振动属于什么振动？ (2)从没有系统外力作用角度看弹簧振子的振动属于什么振动？ (3)用不同的转速匀速转动手柄，弹簧振子的振动快慢有何不同？这能说明什么问题？ (4)在摇动手柄的过程中，弹簧振子的振幅是否可以不变？为什么？ 提示　(1)阻尼振动。(2)固有振动。(3)转速大时弹簧振子振动得快，说明弹簧振子振动的周期和频率由手柄转速决定。 (4)振幅可以不变，周期性的外力作用于振动系统，可以对系统做功，补偿系统损失的能量。 1.驱动力 如果存在阻尼作用，振动系统最终会停止振动。为了使系统持续振动下去，对振动系统施加周期性的外力 ，外力对系统做功，补偿系统的能量损耗，这种周期性的外力叫作驱动力。 2.受迫振动 (1)定义：系统在驱动力作用下的振动叫作受迫振动。 (2)受迫振动的频率(周期) 物体做受迫振动达到稳定后，物体振动的频率等于驱动力的频率，与物体的固有频率无关。 3.简谐运动、阻尼振动和受迫振动的比较 振动类型 比较项目 简谐运动 阻尼振动 受迫振动 产生条件 不受阻力作用 受阻力作用 受阻力和驱动力作用 频率 固有频率 固有频率 驱动力频率 振幅 不变 减小 大小变化不确定 振动图像 形状不确定 振动能量 振动物体的机械能不变 机械能逐渐减小 驱动力对振动系统做功，补偿系统的能量损耗 实例 弹簧振子振动，单摆做小角度摆动 敲锣打鼓发出的声音越来越弱，是因为振幅越来越小 扬声器纸盆振动发声，钟摆的摆动 例2 如图所示的装置可用于研究受迫振动。匀速转动把手时，曲杆给轻弹簧和砝码组成的系统提供驱动力，使其做受迫振动。已知该系统的固有频率为f0，改变把手的转动速度可以调整驱动力的频率。则以下说法中正确的是(　　) A.改变把手的转动速度，系统做受迫振动的频率保持不变 B. ... ...