第二章 机械振动 课时6　受迫振动　共振（课件 讲义）高中物理 人教版（2019）选择性必修 第一册

课时6　受迫振动　共振 核心 目标 1. 知道什么是阻尼振动、受迫振动，认识共振，会用能量观点分析阻尼振动的振幅变化和受迫振动的共振现象． 2. 认识固有频率、驱动力频率与振动频率之间的区别与关系，能应用振动规律解释、解决相关问题． 要点梳理 要点1　振动中的能量损失 1. 固有振动 如果振动系统不受__外力__的作用，此时的振动叫作固有振动，其振动频率称为__固有频率__． 2. 阻尼振动 (1) 当振动系统受到摩擦力、黏滞力等阻碍作用时，就说振动受到了__阻尼__． (2) 阻尼振动：振幅随时间逐渐减小的振动． ①振动系统受到的__阻尼__越大，__振幅__减小得越快，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方式：一是由于振动系统受到__摩擦阻力__的作用，使振动系统的机械能逐渐转化为内能；二是由于振动系统引起邻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． 要点2　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．如收音机喇叭纸盆的振动、洗衣机工作时机壳的振动等都是受迫振动． (3) 受迫振动的频率：做受迫振动的系统振动稳定后，其振动频率等于__驱动力__的频率，跟系统的__固有频率__没有关系． 2. 共振 (1) 定义：当驱动力的频率等于振动物体的固有频率时，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__系统的固有频率． (3) 特征：共振时受迫振动的__振幅__最大． (4) 共振曲线：表示受迫振动的__振幅A__与__驱动力频率f__的关系图像，如图所示．图中f0为振动物体的固有频率． 共振曲线能直观地反映出驱动力的频率对受迫振动系统振幅的影响． 即学即用 1. 易错辨析 (1) 阻尼振动是减幅振动，其振动的能量和周期不断减小．(　×　) (2) 受迫振动的振幅越来越大．(　×　) (3) 只有发生共振时，受迫振动的频率才等于驱动力频率．(　×　) (4) 共振是普遍的现象，都是有利的．(　×　) (5) 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．(　√　) 2. (2024·深圳市高级中学)一个单摆在地面上做受迫振动，其共振曲线(振幅A与驱动力频率f的关系)如图所示，则(　B　) A. 此单摆的固有周期约为0.5 s B. 此单摆的摆长约为1 m C. 若摆长增大，单摆的固有频率增大 D. 若摆长增大，共振曲线的峰将向右移动 解析：由共振曲线可知，此单摆的固有频率约为f＝0.5 Hz，所以固有周期约为T＝＝2 s，A错误；根据单摆周期公式T＝2π得l＝≈ m≈1 m，B正确；根据单摆周期公式得，若摆长增大，则单摆的固有周期增大，所以固有频率减小，共振曲线的峰将向左移动，C、D错误． 考向1　振动中的能量问题 1. 由于阻尼做负功，阻尼振动系统的机械能逐渐减小，物体振幅逐渐__变小__． (1) 振幅减小的快慢跟所受阻尼的大小有关，阻尼越大，振幅减小得越快． (2) 机械能E等于动能Ek和势能Ep之和，E减小，当Ep相等，Ek不相等；由于振动中动能与势能相互转化，不能说下一时刻的动能(或势能)变小． (3) 振幅虽不断减小，但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．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． 2. 无阻尼振动，是指振动物体能够从外界取得能量，恰好能补偿能量损失，它的振幅能保持不变的振动，也称为__等幅振动__或自由振动． 3. 共振是驱动力的频率等于振动物体的固有频率时，物体振幅达到__最大值__的现象． 　(2024·深圳大学附属中学)如图所示是一单摆做阻尼振动的x-t图像，则此单摆的摆球在图中P与N时刻的(　A　) A. 速率vP>vN B. 重力势能EpP>EpN C. 机械能EP