高中物理 14 阻尼振动 受迫振动 省优获奖课件 教科版选修3 4

高中物理·选修3-4·教科版第一章机械振动1.4阻尼振动受迫振动

高中物理·选修3-4·教科版第一章机械振动[目标定位]

1.知道阻尼振动和无阻尼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，知道常见共振的应用和危害．[目标定位]1.知道阻尼振动和无阻尼振动并能从能量的观点给一、阻尼振动1．阻尼振动 系统在振动过程中受到

的作用，振动逐渐消逝，

逐步转变为其他能量，这种振动叫做

振动．2．自由振动(无阻尼振动) 系统不受外力作用，也不受任何阻力，只在自身

作用下的振动．3．固有频率：

振动的频率．固有频率由

决定．预习导学阻力振动能量阻尼回复力自由系统本身的特征一、阻尼振动预习导学阻力振动能量阻尼回复力自由系统想一想阻尼振动中，在振幅逐渐减小的过程中，振子的周期如何变化？答案不变．周期与振幅无关．预习导学想一想阻尼振动中，在振幅逐渐减小的过程中，振子的周期如何变二、受迫振动1．驱动力：

的外力．2．受迫振动：系统在

作用下的振动．3．振动稳定后受迫振动的周期总等于

的周期，受迫振动稳定后的频率与物体的固有频率

关系．三、共振 驱动力的频率

振动物体的固有频率时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做

．预习导学周期性驱动力驱动力没有等于共振二、受迫振动预习导学周期性驱动力驱动力没有等于共振想一想自由振动、受迫振动和共振分别对应的周期(或频率)是什么？答案自由振动对应固有周期(或固有频率)，受迫振动对应驱动力的周期(或频率)，而共振对应的是驱动力的周期(或频率)与固有周期(或频率)相等．预习导学想一想自由振动、受迫振动和共振分别对应的周期(或频率)是什四、共振的应用和防止 在需要利用共振时，应使驱动力的频率

或

振动系统的固有频率；在需要防止共振时，应使驱动力的频率

振动系统的固有频率．预习导学接近等于远离四、共振的应用和防止预习导学接近等于远离一、阻尼振动和受迫振动1．阻尼振动是振动系统在阻力的作用下，振幅逐渐减小的振动． 说明：阻尼振动中振幅虽逐渐减小，但振动的频率不会变化，此频率为固有频率，由振动系统决定．2．受迫振动是指系统在驱动力作用下的振动．做受迫振动的物体的振动频率等于驱动力的频率，与物体的固有频率无关． 说明：受迫振动中，若周期性的驱动力给系统补充的能量与系统因振动阻尼消耗的能量相等，物体做等幅振动，但此振动不是简谐运动．课堂讲义一、阻尼振动和受迫振动课堂讲义课堂讲义【例1】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．在振动过程中，通过某一位置时，机械能始终不变 D．在振动过程中，机械能不守恒，周期不变 解析因单摆做阻尼振动，所以振幅越来越小，机械能越来越小，但振动周期不变． 答案

BD课堂讲义【例1】一单摆做阻尼振动，则在振动过程中 (课堂讲义【例2】如图1－4－1所示的装置，弹簧振子的固有频率是4Hz.现匀速转动把手，给弹簧振子以周期性的驱动力，测得弹簧振子振动达到稳定时的频率为1Hz，则把手转动的频率为 (

) A．1Hz B．3Hz C．4Hz D．5Hz 解析受迫振动的频率等于驱动力的 频率，把手转动的频率为1Hz，选项 A正确． 答案A图1－4－1课堂讲义【例2】如图1－4－1所示的装置，弹簧振子的固有频课堂讲义二、对共振的理解1．定义 物体做受迫振动时，当驱动力的频率等于系统的固有频率时，振动的振幅最大，这种现象叫共振．2．发生共振的条件 f驱＝f固，即驱动力的频率等于振动系统的固有频率．课堂讲义二、对共振的理解课堂讲义3．共振曲线(如图1－4－2所示)图1－4－2课堂讲义3．共振曲线(如图1－4－2所示)图1－4－2课堂讲义4．共振的防止与利用 (1)利用：由共振的条件知，要利用共振，就应尽量使驱动力的频率与物体的固有频率一致．如共振筛、荡秋千、共振转速计等． (2)防止：由共振曲线可知，在需要防止共振危害时，要尽量使驱动力的频率和固有频率不相等，而且相差越多越好．如：部队过桥应便步走． 说明：共振是物体做受迫振动时的一种特殊现象．课堂讲义4．共振的防止与利用课堂讲义【例3】如图1－4－3所示，在一根张紧的水平绳上悬挂五个摆，其中A、E的摆长为l，B的摆长为0.5l，C的摆长为1.5l，D的摆长为2l，先使A振动起来，其他各摆随后也振动起来，则摆球振动稳定后 (

) A．D的振幅一定最大 B．E的振幅一定最大 C．B的周期一定最短 D．四个摆的周期相同图1－4－3课堂讲义【例3】如图1－4－3所示，在一根张紧的水平绳上悬课堂讲义解析A振动起来后，使得B、C、D、E做受迫振动，振动的频率都等于A振动的频率，即各摆振动的周期都相等，选项C错误，D正确；由于D与A的摆长相差最大，E与A的摆长相等，所以D的振幅最小，E发生共振，振幅最大，选项A错误，B正确．答案BD课堂讲义解析A振动起来后，使得B、C、D、E做受迫振动，振课堂讲义【例4】如图1－4－4所示一弹簧振子做受迫振动时的振幅与驱动力频率的关系，由图可知 (

) A．驱动力频率为f2时，振子处于共振状态 B．驱动力频率为f3时，振子的振动频率为f3 C．假如让振子自由振动，它的频率为f2 D．振子做自由振动时，频率可以为f1、f2、f3图1－4－4课堂讲义【例4】如图1－4－4所示一弹簧振子做受迫振动时的课堂讲义解析由题图可知当驱动力的频率为f2时，振子的振幅最大，即振子发生共振现象，故A正确；由共振条件知振子的固有频率为f2，所以C正确，D错误；振子做受迫振动时，振动频率由驱动力的频率决定，故B正确．答案ABC课堂讲义解析由题图可知当驱动力的频率为f2时，振子的振幅最高中物理·选修3-4·教科版第二章机械波2.1机械波的形成和传播

高中物理·选修3-4·教科版第二章机械波[目标定位]

1.理解机械波的形成过程和产生条件.2.知道波的种类及横波和纵波的概念.3.明确机械波传播的特点．[目标定位]一、机械波的形成和传播1．波的形成 由于绳的各部分之间都有相互作用的弹力联系着，所以当手抖动绳的一端，紧靠这一端的质点运动，它会

相邻的质点运动，依次传递下去．每一个质点都在重复绳一端的振动，后一个质点的运动状态总是

于前一个质点的运动状态．预习导学带动滞后一、机械波的形成和传播预习导学带动滞后2．介质 能够传播振动的物质．3．机械波

在介质中的传播．4．波源 引起

振动的装置．5．机械波是

这一运动形式(包括波源的振动信息)的传播，介质本身并没有沿着波的方向发生．6．波是传递

的一种方式．预习导学机械振动初始机械振动迁移能量2．介质预习导学机械振动初始机械振动迁移能量二、横波与纵波1．按介质中质点的振动方向和波的传播方向的关系不同，常将波分为

和

．2．横波 (1)定义：介质中质点的振动方向与波的传播方向

的波． (2)标识性物理量 ①波峰：凸起来的

处． ②波谷：凹下去的

处．预习导学横波纵波垂直最高最低二、横波与纵波预习导学横波纵波垂直最高最低3．纵波 (1)定义：介质中质点的振动方向和波的传播方向

的波． (2)标识性物理量 ①密部：介质中质点分布

的部分． ②疏部：质点分布

的部分．4．简谐波：如果传播的振动是

运动，这种波叫做简谐波．预习导学平行密集稀疏稀疏3．纵波预习导学平行密集稀疏稀疏一、波的形成和传播1．波的形成 传播波的物质，如水、绳、空气等，可以分成许多小部分，每一小部分都可以看作质点．当其中一个质点振动时，由于质点间的相互作用，就带动相邻的质点振动起来，该质点又带动后面的质点振动起来，这样振动的状态就传播出去，形成了机械波．课堂讲义一、波的形成和传播课堂讲义课堂讲义2．机械波的传播 (1)各质点的振动周期都与波源的振动周期相同． (2)离波源越远，质点的振动越滞后，但各质点的起振方向与波源起振方向相同． (3)波传播的只是振动形式，介质中的每个质点只在自己平衡位置附近振动，并不随波迁移．课堂讲义2．机械波的传播课堂讲义【例1】下列关于机械波的说法中，正确的是 (

) A．各质点都在各自的平衡位置附近振动 B．相邻质点间必有相互作用力 C．前一质点的振动带动相邻的后一质点的振动，后一质点的振动必定落后于前一质点 D．各质点随波的传播而迁移 E．离波源越远，质点的振动频率越小课堂讲义【例1】下列关于机械波的说法中，正确的是 (课堂讲义解析振源依靠介质中各相邻质点间的相互作用力使周围的质点依次振动起来，且后一质点的振动必定落后于前一质点，选项B、C正确；质点只在它们各自的平衡位置附近做受迫振动，它们振动的频率均与波源的频率相同，选项A正确，E错误；波在传播过程各质点不随波迁移，选项D错误．答案ABC课堂讲义解析振源依靠介质中各相邻质点间的相互作用力使周围的课堂讲义图2－1－1课堂讲义图2－1－1课堂讲义课堂讲义课堂讲义答案见解析课堂讲义答案见解析课堂讲义借题发挥根据波的形成特点，先振动的质点带动后面的质点振动，后面质点总是落后于前面质点的振动，每一个质点都在自己的平衡位置附近振动，正确画出各时刻的波形图，可以使问题变得更形象直观．课堂讲义借题发挥根据波的形成特点，先振动的质点带动后面的质课堂讲义二、振动与波动的区别与联系1．区别 (1)研究对象不同 振动是单个质点所表现出的周而复始的运动现象，波动是大量质点表现出的周而复始的运动现象．课堂讲义二、振动与波动的区别与联系课堂讲义(2)运动成因不同振动是质点由于某种原因离开平衡位置，同时受到指向平衡位置的力——回复力的作用．波动是由于介质中质点受到相邻质点的扰动而随着运动，并将振动形式由近及远传播开去，各质点间存在相互作用的弹力，各个质点受到回复力作用．(3)运动性质不同质点的振动是变加速运动，在同一介质中波动的传播速度不变．课堂讲义(2)运动成因不同课堂讲义2．联系 (1)振动是波动的起因，波是振动的传播； (2)有波动一定有振动，有振动不一定有波动； (3)波动的周期等于质点振动的周期，波动和振动都是周期性运动．课堂讲义2．联系课堂讲义【例3】关于振动和波的关系，下列说法中正确的是 (

) A．振动是波的成因，波是振动的传播 B．振动是单个质点呈现的运动现象，波是许多质点联合起来呈现的运动现象 C．波的传播速度就是质点振动的速度 D．波源停止振动时，波立即停止传播课堂讲义【例3】关于振动和波的关系，下列说法中正确的是 (课堂讲义解析机械波的产生条件是有波源和介质．由于介质中的质点之间相互作用，一个质点的振动带动相邻质点的振动由近及远传播而形成波，所以选项A和B正确；波的传播速度是波形由波源向外伸展的速度，在均匀介质中其速度大小不变，而质点振动的速度和方向都随时间周期性地发生变化，选项C错误；波源一旦将振动传给了介质，振动就会在介质中向远处传播，当波源停止振动时，介质仍然继续传播波源振动的运动形式，不会随波源停止振动而停止传播，即波不会停止传播，选项D错误．答案AB课堂讲义解析机械波的产生条件是有波源和介质．由于介质中的质课堂讲义针对训练关于振动和波的说法正确的是 (

)A．有机械波必有振动B．有机械振动必有波C．离波源远的质点振动较慢D．质点的振动方向总是垂直于波的传播方向解析机械振动在介质中向外传播就形成了机械波，所以有机械波必定有机械振动．但如果只有振动，而没有介质的传播就不会有机械波的产生．因各质点的振动都是重复波源的振动，不论距波源远近，振动的快慢都一样；波分横波和纵波，纵波的质点振动方向与波的传播方向在一条直线上．答案A课堂讲义针对训练关于振动和波的说法正确的是 ()高中物理·选修3-4·教科版第一章机械振动1.4阻尼振动受迫振动

高中物理·选修3-4·教科版第一章机械振动[目标定位]

1.知道阻尼振动和无阻尼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，知道常见共振的应用和危害．[目标定位]1.知道阻尼振动和无阻尼振动并能从能量的观点给一、阻尼振动1．阻尼振动 系统在振动过程中受到

的作用，振动逐渐消逝，

逐步转变为其他能量，这种振动叫做

振动．2．自由振动(无阻尼振动) 系统不受外力作用，也不受任何阻力，只在自身

作用下的振动．3．固有频率：

振动的频率．固有频率由

决定．预习导学阻力振动能量阻尼回复力自由系统本身的特征一、阻尼振动预习导学阻力振动能量阻尼回复力自由系统想一想阻尼振动中，在振幅逐渐减小的过程中，振子的周期如何变化？答案不变．周期与振幅无关．预习导学想一想阻尼振动中，在振幅逐渐减小的过程中，振子的周期如何变二、受迫振动1．驱动力：

的外力．2．受迫振动：系统在

作用下的振动．3．振动稳定后受迫振动的周期总等于

的周期，受迫振动稳定后的频率与物体的固有频率

关系．三、共振 驱动力的频率

振动物体的固有频率时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做

．预习导学周期性驱动力驱动力没有等于共振二、受迫振动预习导学周期性驱动力驱动力没有等于共振想一想自由振动、受迫振动和共振分别对应的周期(或频率)是什么？答案自由振动对应固有周期(或固有频率)，受迫振动对应驱动力的周期(或频率)，而共振对应的是驱动力的周期(或频率)与固有周期(或频率)相等．预习导学想一想自由振动、受迫振动和共振分别对应的周期(或频率)是什四、共振的应用和防止 在需要利用共振时，应使驱动力的频率

或

振动系统的固有频率；在需要防止共振时，应使驱动力的频率

振动系统的固有频率．预习导学接近等于远离四、共振的应用和防止预习导学接近等于远离一、阻尼振动和受迫振动1．阻尼振动是振动系统在阻力的作用下，振幅逐渐减小的振动． 说明：阻尼振动中振幅虽逐渐减小，但振动的频率不会变化，此频率为固有频率，由振动系统决定．2．受迫振动是指系统在驱动力作用下的振动．做受迫振动的物体的振动频率等于驱动力的频率，与物体的固有频率无关． 说明：受迫振动中，若周期性的驱动力给系统补充的能量与系统因振动阻尼消耗的能量相等，物体做等幅振动，但此振动不是简谐运动．课堂讲义一、阻尼振动和受迫振动课堂讲义课堂讲义【例1】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．在振动过程中，通过某一位置时，机械能始终不变 D．在振动过程中，机械能不守恒，周期不变 解析因单摆做阻尼振动，所以振幅越来越小，机械能越来越小，但振动周期不变． 答案

BD课堂讲义【例1】一单摆做阻尼振动，则在振动过程中 (课堂讲义【例2】如图1－4－1所示的装置，弹簧振子的固有频率是4Hz.现匀速转动把手，给弹簧振子以周期性的驱动力，测得弹簧振子振动达到稳定时的频率为1Hz，则把手转动的频率为 (

) A．1Hz B．3Hz C．4Hz D．5Hz 解析受迫振动的频率等于驱动力的 频率，把手转动的频率为1Hz，选项 A正确． 答案A图1－4－1课堂讲义【例2】如图1－4－1所示的装置，弹簧振子的固有频课堂讲义二、对共振的理解1．定义 物体做受迫振动时，当驱动力的频率等于系统的固有频率时，振动的振幅最大，这种现象叫共振．2．发生共振的条件 f驱＝f固，即驱动力的频率等于振动系统的固有频率．课堂讲义二、对共振的理解课堂讲义3．共振曲线(如图1－4－2所示)图1－4－2课堂讲义3．共振曲线(如图1－4－2所示)图1－4－2课堂讲义4．共振的防止与利用 (1)利用：由共振的条件知，要利用共振，就应尽量使驱动力的频率与物体的固有频率一致．如共振筛、荡秋千、共振转速计等． (2)防止：由共振曲线可知，在需要防止共振危害时，要尽量使驱动力的频率和固有频率不相等，而且相差越多越好．如：部队过桥应便步走． 说明：共振是物体做受迫振动时的一种特殊现象．课堂讲义4．共振的防止与利用课堂讲义【例3】如图1－4－3所示，在一根张紧的水平绳上悬挂五个摆，其中A、E的摆长为l，B的摆长为0.5l，C的摆长为1.5l，D的摆长为2l，先使A振动起来，其他各摆随后也振动起来，则摆球振动稳定后 (

) A．D的振幅一定最大 B．E的振幅一定最大 C．B的周期一定最短 D．四个摆的周期相同图1－4－3课堂讲义【例3】如图1－4－3所示，在一根张紧的水平绳上悬课堂讲义解析A振动起来后，使得B、C、D、E做受迫振动，振动的频率都等于A振动的频率，即各摆振动的周期都相等，选项C错误，D正确；由于D与A的摆长相差最大，E与A的摆长相等，所以D的振幅最小，E发生共振，振幅最大，选项A错误，B正确．答案BD课堂讲义解析A振动起来后，使得B、C、D、E做受迫振动，振课堂讲义【例4】如图1－4－4所示一弹簧振子做受迫振动时的振幅与驱动力频率的关系，由图可知 (

) A．驱动力频率为f2时，振子处于共振状态 B．驱动力频率为f3时，振子的振动频率为f3 C．假如让振子自由振动，它的频率为f2 D．振子做自由振动时，频率可以为f1、f2、f3图1－4－4课堂讲义【例4】如图1－4－4所示一弹簧振子做受迫振动时的课堂讲义解析由题图可知当驱动力的频率为f2时，振子的振幅最大，即振子发生共振现象，故A正确；由共振条件知振子的固有频率为f2，所以C正确，D错误；振子做受迫振动时，振动频率由驱动力的频率决定，故B正确．答案ABC课堂讲义解析由题图可知当驱动力的频率为f2时，振子的振幅最高中物理·选修3-4·教科版第二章机械波2.1机械波的形成和传播

高中物理·选修3-4·教科版第二章机械波[目标定位]

1.理解机械波的形成过程和产生条件.2.知道波的种类及横波和纵波的概念.3.明确机械波传播的特点．[目标定位]一、机械波的形成和传播1．波的形成 由于绳的各部分之间都有相互作用的弹力联系着，所以当手抖动绳的一端，紧靠这一端的质点运动，它会

相邻的质点运动，依次传递下去．每一个质点都在重复绳一端的振动，后一个质点的运动状态总是

于前一个质点的运动状态．预习导学带动滞后一、机械波的形成和传播预习导学带动滞后2．介质 能够传播振动的物质．3．机械波

在介质中的传播．4．波源 引起

振动的装置．5．机械波是

这一运动形式(包括波源的振动信息)的传播，介质本身并没有沿着波的方向发生．6．波是传递

的一种方式．预习导学机械振动初始机械振动迁移能量2．介质预习导学机械振动初始机械振动迁移能量二、横波与纵波1．按介质中质点的振动方向和波的传播方向的关系不同，常将波分为

和

．2．横波 (1)定义：介质中质点的振动方向与波的传播方向

的波． (2)标识性物理量 ①波峰：凸起来的

处． ②波谷：凹下去的

处．预习导学横波纵波垂直最高最低二、横波与纵波预习导学横波纵波垂直最高最低3．纵波 (1)定义：介质中质点的振动方向和波的传播方向

的波． (2)标识性物理量 ①密部：介质中质点分布

的部分． ②疏部：质点分布

的部分．4．简谐波：如果传播的振动是

运动，这种波叫做简谐波．预习导学平行密集稀疏稀疏3．纵波预习导学平行密集稀疏稀疏一、波的形成和传播1．波的形成 传播波的物质，如水、绳、空气等，可以分成许多小部分，每一小部分都可以看作质点．当其中一个质点振动时，由于质点间的相互作用，就带动相邻的质点振动起来，该质点又带动后面的质点振动起来，这样振动的状态就传播出去，形成了机械波．课堂讲义一、波的形成和传播课堂讲义课堂讲义2．机械波的传播 (1)各质点的振动周期都与波源的振动周期相同． (2)离波源越远，质点的振动越滞后，但各质点的起振方向与波源起振方向相同． (3)波传播的只是振动形式，介质中的每个质点只在自己平衡位置附近振动，并不随波迁移．课堂讲义2．机械波的传播课堂讲义【例1】下列关于机械波的说法中，正确的是 (

) A．各质点都在各自的平衡位置附近振动 B．相邻质点间必有相互作用力 C．前一质点的振动带动相邻的后一质点的振动，后一质点的振动必定落后于前一质点 D．各质点随波的传播而迁移 E．离波源越远，质点的振动频率越小课堂讲义【例1】下列关于机械波的说法中，正确的是 (课堂讲义解析振源依靠介质中各相邻质点间的相互作用力使周围的质点依次振动起来，且后一质点的振动必定落后于前一质点，选项B、C正确；质点只在它们各自的平衡位置附近做受迫振动，它们振动的频率均与波源的频率相同，选项A正确，E错误；波在传播过程各质点不随波迁移，选项D错误．答案ABC课堂讲义解析振源依靠介质中各相邻质点间的相互作用力使周围的课堂讲义图2－1－1课堂讲义图2－1－1课堂讲义课堂讲义课堂讲义答案见解析课堂讲义答案见解析课堂讲义借