受迫振动+共振+导学案高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

2.6受迫振动共振【学习目标】1．了解阻尼振动、受迫振动、共振的概念。2．知道受迫振动的频率由驱动力的频率决定。3．掌握发生共振的条件，了解共振的防止和利用。【学习重点难点】1、受迫振动概念的建立，掌握物体做受迫振动的特点。（重点）2、知道共振现象，掌握产生共振的条件。（重点）3、受迫振动的产生条件。（难点）4、共振产生的条件。（难点）【问题导入】通过对弹簧振子及单摆的研究，我们知道弹簧振子与单摆在没有外力干预的情况下做简谐运动，周期或频率与振幅无关，仅由系统自身的性质决定，倘若振动系统受到外力作用，它将如何运动？【学习任务一、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干预，周期或频率与无关，仅由决定，我们把这种振动称为固有振动，其振动频率称为。2．阻尼振动实际的振动系统都会受到摩擦、黏滞力等阻碍作用，必然逐渐减小，这种随时间逐渐减小的振动，称为阻尼振动。3.如图所示是单摆做阻尼振动的振动图线。则摆球A时刻的动能________B时刻的动能，摆球A时刻的势能________B时刻的势能。理解：1．系统的固有频率由系统自身的性质决定，与振幅大小。（填“有关”或“无关”）阻尼振动的频率与振幅变化无关。提示：物体做阻尼振动时，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。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。振动系统能量衰减的常见方式一种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能。一种是由于振动系统引起的振动，使能量向四周辐射出去,从而自身机械能减少。【学习任务二、受迫振动、共振现象及其应用】1．驱动力阻尼振动最终要停下来，为了产生持续的振动，需要使的外力作用于系统，外力对系统，补偿系统的，这种的外力叫作驱动力。2．受迫振动(1)定义：系统在作用下的振动，叫作受迫振动。(2)受迫振动的频率(周期)(2)受迫振动的频率(周期)物体做受迫振动达到稳定后，其振动频率总等于的频率，与物体的无关。3．共振驱动力频率f系统的固有频率f0时，受迫振动的最大，这种现象叫作共振。4.共振曲线(如右图所示)驱动力的频率f越接近振动系统的固有频率f固，受迫振动的振幅越大，反之振幅越小。5．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。体做受迫振动达到稳定后，其振动频率总等于的频率，与物体的无关。[思考判断](1)受迫振动的频率与振动系统的固有频率无关。()(2)驱动力频率越大，振幅越大。()(3)共振只有害处没有好处。()(4)做受迫振动的物体一定会发生共振。()(5)阻尼振动的频率随振幅的减小而不断减小。()巩固练习1.（多选）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.(多选)下列说法正确的是()A．实际的自由振动必然是阻尼振动B．在外力作用下的振动是受迫振动C．阻尼振动的振幅越来越小D．受迫振动稳定后的频率与自身物理条件无关3.下列振动中属于受迫振动的是()A．用重锤敲击一下悬吊着的钟后，钟的振动B．电磁打点计时器接通电源后，振针的振动C．小孩睡在自由摆动的吊床上，随吊床一起摆动D．不受外力的弹簧振子在竖直方向上沿上下方向振动4.（多选)单摆在空气中做阻尼振动，下列说法正确的是()A．振动的能量逐渐转化为其他形式的能量B．后一时刻摆球的动能一定比前一时刻小C．后一时刻摆球的势能一定比前一时刻小D．后一时刻摆球的机械能一定能比前一时刻小5.一只单摆在地面上做受迫振动，其共振曲线(受迫振动的振幅A与驱动力频率f的关系)如图所示，则()A．此单摆的固有周期约为0.5sB．此单摆的摆长约为1mC．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6．如图所示，A、B、C、D、E五个摆悬挂于同一根绷紧的水平绳上，A是摆球质量较大的摆，让它摆动后带动其他摆运动。稳定后，下列结论正确的是()A．其他各摆的振动周期与A摆的振动周期相同B．其他各摆的振幅都相等C．其他各摆的振幅不同，D摆的振幅最大D．其他各摆的振动周期不同，E摆周期最大7、如图所示，在曲轴A上悬挂一个弹簧振子，如果不转动把手B，而用手向下拉振子小球m，放开手后，让小球上下