2.6 受迫振动 共振--高中物理选择性必修一素养提升学案

中小学教育资源及组卷应用平台 高中物理选择性必修一素养提升学案 第二章 机械振动 2.6 受迫振动 共振 【核心素养目标】 物理观念 知道阻尼振动、驱动力、受迫振动、共振等物理概念。 科学思维 1.通过实例知道受迫振动的频率由驱动力的频率决定。 2.通过实例知道共振的条件，认识共振曲线。 科学探究 经历共振条件探究的过程，进一步理解共振现象。 科学态度与责任 通过实例分析体会振动与生活、生产的关系，培养学以致用的意识。 【知识点探究】 知识点一　振动中的能量损失 1．固有振动 如果振动系统在没有外力干预的情况下做简谐运动，周期或频率仅由系统自身的性质决定，这种振动叫作固有振动，其振动频率称为固有频率。 2．阻尼振动 (1)阻尼振动 振幅随时间逐渐减小的振动。阻尼振动的图像如图所示，振幅越来越小，最后停止振动。 (2)振动系统能量衰减的两种方式 ①振动系统受到摩擦阻力作用，机械能逐渐转化为内能。 ②振动系统引起邻近介质中各质点的振动，能量向外辐射出去。 【时刻】　阻尼振动的频率随振幅改变吗？ 提示：不改变。 知识点二　受迫振动　共振 1．受迫振动 (1)驱动力：作用于振动系统的周期性的外力。 (2)受迫振动：振动系统在驱动力作用下的振动。 (3)受迫振动的频率：物体做受迫振动达到稳定后，物体振动频率等于驱动力的频率，与物体的固有频率无关。 2.共振 (1)定义：当驱动力的频率等于固有频率时，物体做受迫振动的振幅达到最大值的现象。 (2)条件：驱动力频率等于物体的固有频率。 (3)特征：共振时受迫振动的振幅最大。 (4)共振曲线：如图所示。表示受迫振动的振幅A与驱动力频率f的关系图像，图中f0为振动物体的固有频率。 【考点探究】 考点1　简谐振动、阻尼振动和受迫振动 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？从有没有系统外力作用角度看弹簧振子的振动属于什么振动？ (2)用不同的转速匀速转动手柄，弹簧振子的振动有何不同？这能说明什么问题？ 提示：(1)阻尼振动　固有振动　(2)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。 1．三种振动的认识 (1)简谐运动是一种理想化的模型，物体运动过程中的一切阻力都不考虑。 (2)阻尼振动考虑阻力的影响，是更实际的一种运动。 (3)受迫振动是物体做阻尼振动时受到周期性驱动力作用下的振动。 2．三者对比列表： 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 频率不变 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 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 扬声器纸盆振动发声、钟摆的摆动 【命题角度1】　阻尼振动的理解 【典例1】　(多选)一单摆做阻尼振动，则在振动过程中(　　) A．振幅越来越小，周期也越来越小 B．振幅越来越小，周期不变 C．通过某一位置时，机械能始终不变 D．机械能不守恒，周期不变 【解析】　根据阻尼振动的定义可知，单摆振幅越来越小，而振动过程中的周期是其固有周期，是由单摆本身性质决定的，是不变的，故A错误，B正确；阻尼振动过程中，振幅逐渐减小，振动的能量也在逐渐减少，即机械能在逐渐减少，所以C错误，D正确。 【答案】BD 【命题角度2】　受迫振动 【典例2】　如图所示，曲轴上悬挂一弹簧振子，转动摇把，曲轴可以带动弹簧振子上下振动。开始时不转动摇把，而让振子自由上下振动，测得其频率为2 Hz，然后匀速转动摇把，转速为240 r/min，当振子振动稳定时，它振动的周期为(　 ... ...