物理（人教版选修34）课件第11章第5节外力作用下的振动

第一部分第十一章机械振动第五节外力作用下的振动1．了解受迫振动、阻尼振动、固有频率等概念．2．知道受迫振动的频率由驱动力的频率决定．3．了解共振概念，知道发生共振的条件．4．了解共振的防止和应用．学案一

固有振动和阻尼振动学案二

受迫振动和共振固有振动和阻尼振动一、固有振动如果振动系统不受________的作用，此时的振动叫做固有振动，其振动频率称为____________．二、阻尼振动1．阻力作用下的振动：当振动系统受到阻力的作用时，振动受到了________，系统克服________的作用要做功，消耗机械能，因而________减小，最后停下来．外力固有频率阻尼阻尼振幅2．阻尼振动：________逐渐减小的振动．振动系统受到的________越大，________减小得越快．阻尼振动的图象如图所示，振幅越来越小，最后停止振动．3．实际振动的理想化：当______很小时，在不太长的时间内看不出振幅有明显的减小，于是可以把它当做__________来处理．振幅阻尼振幅阻尼简谐运动

(多选)如图所示是单摆做阻尼振动的振动图象，下列说法正确的是(

)A．摆球tA时刻的动能等于tB时刻的动能B．摆球tA时刻的势能等于tB时刻的势能C．摆球tA时刻的机械能等于tB时刻的机械能D．摆球tA时刻的机械能大于tB时刻的机械能思路点拨：解析：答案：BD【题后总结】解决本题的关键是能够根据阻尼振动图象判断tA、tB两时刻所示的物体位移相等，并由此判断出其势能相等，再根据阻尼振动机械能减小的特点，判断出其动能减小．【训练】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．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，机械能不守恒解析：因单摆做阻尼振动，根据阻尼振动的定义可知，其振幅越来越小．而单摆振动过程中的周期是其固有周期，是由单摆本身条件决定的，是不变的，故选项A错误，选项B正确；又因单摆在阻尼振动过程中，振幅逐渐减小，振动的能量也在减少，即机械能在减少，故选项C错误，选项D正确．答案：BD2．(多选)若空气阻力不可忽略，单摆在小于10°的偏角的摆动中，总是减小的物理量为(

)A．振幅 B．位移C．周期 D．机械能3．(多选)关于阻尼振动和无阻尼振动，下列说法正确的是(

)A．阻尼振动机械能不断减小B．无阻尼振动机械能守恒C．阻尼振动振幅不断减小D．无阻尼振动就是简谐运动解析：无阻尼振动是振幅不变的振动，机械能守恒．阻尼振动是振幅不断减小的振动，机械能不断减小，所以机械能不守恒．简谐运动是指不受任何阻力的运动，能量守恒，振幅不变，它是无阻尼振动，但不能理解为无阻尼振动都是简谐运动．答案：ABC受迫振动和共振一、受迫振动1．持续振动的获得实际的振动由于阻尼作用最终要停下来，要维持系统的持续振动，最简单的办法是使________的外力作用于振动系统，外力对系统________，补偿系统的_____________．2．驱动力：作用于振动系统的___________的外力．周期性做功能量损耗周期性3．受迫振动：振动系统在__________作用下的振动．4．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________的频率，与系统的____________无关，即f迫_____f驱．驱动力驱动力固有频率＝二、共振1．共振：物体做受迫振动时，当驱动力的频率________系统的固有频率时，受迫振动的________最大，这种现象叫做共振．2．共振的防止和应用：在需要利用共振的时候，应使驱动力的频率尽可能接近物体的___________；在防止共振时，驱动力的频率与物体的固有频率相差越________越好．等于振幅固有频率大一、简谐运动、阻尼振动与受迫振动的区别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；阻尼振动却考虑阻力的影响，是更实际的一种运动；受迫振动则是物体做阻尼振动时受到周期性驱动力作用下的振动．三者对比列表如下：二、对共振曲线的理解1．理解两轴意义纵轴：受迫振动的振幅，如图所示．横轴：驱动力频率．2．f0的意义表示固有频率．3．认识曲线形状f＝f0，共振，振幅最大；f＞f0或f＜f0，振幅较小，相差越大，振幅越小．

(多选)一砝码和一轻弹簧构成弹簧振子，如图甲所示的装置可用于研究该弹簧振子的受迫振动．匀速转动把手时，曲杆给弹簧振子以驱动力，使振子做受迫振动．把手匀速转动的周期就是驱动力的周期，改变把手匀速转动的速度就可以改变驱动力的周期．若保持把手不动，给砝码一向下的初速度，砝码便做简谐运动，振动图象如图乙所示．当把手以某一速度匀速转动，受迫振动达到稳定时，砝码的振动图象如图丙所示．若用T0表示弹簧振子的固有周期，T表示驱动力的周期，Y表示受迫振动达到稳定后砝码振动的振幅，则(

)A．由图线可知T0＝4sB．由图线可知T0＝8sC．当T在4s附近时，Y显著增大；当T比4s小得多或大得多时，Y很小D．当T在8s附近时，Y显著增大；当T比8s小得多或大得多时，Y很小解析：图乙是弹簧振子未加驱动力时振动的图象，故由图乙读出的周期为其振动的固有周期，即T0＝4s．图丙是弹簧振子在驱动力作用下的振动图象．做受迫振动的物体，其振动的周期等于驱动力的周期，即T＝8s．当固有周期与驱动力的周期相同时，其振幅最大；周期差别越大，其振动振幅越小．由以上分析可知，选项A、C正确．答案：AC【题后总结】共振问题的分析方法(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)在分析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．解析：弹簧振子做受迫振动，其振动周期与驱动力周期(把手匀速转动的周期T2)相同．弹簧振子的固有周期为T1，把手的转速越大，转动的周期T2越小，当T2＝T1时，弹簧振子发生共振，振幅达到最大，因此选项B、D正确．答案：BD2．(多选)下列说法正确的是(

)A．当f驱接近f固时，驱动力作为动力的次数多B．当f驱＝f固时，驱动力始终是动力C．当f驱＝f固时，受迫振动的振幅始终增大D．不论f驱与f固相差多少，驱动力始终是动力解析：物体做受迫振动时，驱动力可能在某段时间内对物体做正功，也可能做负功．当驱动力频率接近固有频率时，做正功的次数多．若f驱＝f固，驱动力一直做正功，但振幅不一定一直增大，当补充的能量等于转化成其他形式的能量时，振幅达到稳定状态．答案：AB3．(多选)下列说法正确的是(

)A．物体做自由振动的周期等于固有周期B．物体做阻尼振动的周期等于固有周期C．物体做受迫振动的周期等于固有周期D．发生共振时，振动的周期等于固有周期解析：物体做自由振动时的周期为固有周期，因此选项A正确．做阻尼振动时，虽然振幅越来越小，但振动周期仍等于固有周期，选项B正确．物体做受迫振动时其周期等于驱动力的周期，只有发生共振时物体振动的周期才等于其固有周期，选项C错误，选项D正确．答案：ABD4.(多选)如图所示，四个单摆的摆长分别为l1＝2m、l2＝1.5m、l3＝1m、l4＝0.5m，它们悬挂于同一根横线上，现用一周期为2s的水平驱动力以垂直于线的方向作用在横线上，使它们做受迫振动，振动稳定时(

)A．四个摆的周期相同B．四个摆的周期不同，但振幅相等C．摆长为l3的摆的振幅