第5节 生活中的振动(强基课———逐点理清物理观念) 课标要求 学习目标 1.通过实验,认识受迫振动的特点。 2.了解产生共振的条件及其应用。 1.知道阻尼振动和自由振动,并能从能量的观点给予说明。 2.知道受迫振动的概念。知道受迫振动的频率等于驱动力的频率, 而跟振动物体的固有频率无关。 3.理解共振的概念,知道常见的共振的应用与防止。 逐点清(一) 阻尼振动 [多维度理解] 1.自由振动:振动物体偏离平衡位置后,仅在 作用下的振动。 2.阻尼振动 (1)阻尼:当振动系统受到 作用时,振动受到了阻尼。 (2)阻尼振动: 不断减小的振动,振动图像如图所示。 3.简谐运动和阻尼振动的比较 振动类型 比较项目 简谐运动 阻尼振动 产生条件 不受阻力作用 受阻力作用 频率 固有频率 频率不变 振幅 不变 减小 振动图像 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 [全方位练明] 1.(双选)一单摆在空气中振动,振幅逐渐减小,下列说法正确的是 ( ) A.单摆的机械能逐渐转化为其他形式的能 B.单摆后一时刻的动能一定小于前一时刻的动能 C.单摆振幅减小,频率也随着减小 D.单摆振幅虽然减小,但其频率不变 2.如图所示为某同学研究单摆做阻尼振动的位移—时间图像,P、N是图像上的两个点,下列说法正确的是 ( ) A.摆球在P点时做减速运动 B.摆球在N点时正在升高 C.摆球在P点时的动能和在N点时的动能相同 D.摆球在P点时的机械能大于在N点时的机械能 3.(2025·宁德阶段检测)如图所示是单摆做阻尼振动的振动图像,则摆球在A时刻的动能 B时刻的动能,摆球在A时刻的势能 B时刻的势能,摆球在A时刻的机械能 B时刻的机械能。(以上均选填“大于”“小于”或“等于”) 逐点清(二) 受迫振动与共振 [多维度理解] 1.驱动力:为了获得稳定的振动,通常需要给振动物体施加一个 的外力,称为驱动力。 2.受迫振动:在 作用下产生的振动。 3.受迫振动的特点:物体做受迫振动时,振动稳定后的周期(或频率)总等于 的周期(或频率),与物体的 (或 )无关。 4.共振 (1)条件:驱动力的周期(或频率) 物体的固有周期(或固有频率)。 (2)特征:共振时受迫振动的 达到最大。 (3)共振曲线:如图所示。 5.受迫振动和共振的比较 振动类型 受迫振动 共振 受力情况 周期性驱动力 周期性驱动力 振动周期或频率 由驱动力的周期或频率决定,即T=T驱或f=f驱 T驱=T固或f驱=f固 振动能量 由产生驱动力的物体提供 振动物体获得的能量最大 [典例] 图甲为研究单摆共振现象的装置,在支架上拴一条细绳,绳上间隔悬挂一些单摆,其中a、b、c小球摆长相同,d、e球摆长如图甲所示,五个小球均可视为质点。图乙为a小球做受迫振动时振幅随驱动力频率变化的图像,所有小球静止后,将a小球拉开一个小角度释放(可视为单摆运动),则其余小球中 ( ) A.d小球摆动时振幅最大 B.b、c小球将发生共振现象 C.摆动周期将逐渐减小 D.e小球的A f图像的峰值与图乙中峰值相比应向左移 听课记录: [思维建模] 分析解决有关共振问题的方法 (1)在分析解答有关共振问题时,要抓住产生共振的条件:驱动力的频率等于固有频率,此时振动的振幅最大。 (2)在解决有关共振的实际问题时,要抽象出受迫振动这一物理模型,弄清驱动力频率和固有频率,然后利用共振的条件进行求解。 (3)图像法解决问题直观方便,利用共振曲线可以找出最大振幅,以及振动的固有频率或固有周期,然后再利用周期公式进行分析。 [全方位练明] 1.如图甲所示,曲轴上悬挂一弹簧振子。图乙为弹簧振子做受迫振动的共振曲线。下列说法正确的是 ( ) A.共振曲线的纵坐标表示物体在不同驱动力频率下的振幅 B.转动摇把时,弹簧振子的振幅与摇把转速无关 C.转动摇把时, ... ...
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