1、成才之路 物理路漫漫其修远兮 吾将上下而求索人教版 选修3-4 第十一章 机械振动成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 机械振动 第十一章 第十一章 第五节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 第五节 外力作用下的振动第十一章 第十一章 第五节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 学习目标定位 1课堂情景切入 2知识自主梳理 3重点难点突破 4考点题型设计 5课 时 作 业 6第十一章 第五节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 学习目标定位第十一章 第五节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4
2、了解阻尼振动、受迫振动、共振的概念掌握发生共振的条件，了解共振的防止和利用第十一章 第五节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 课堂情景切入第十一章 第五节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 任何实际振动，只在初始时刻具有一定能量，在阻尼作用下最终会停下来，怎样才能使振动持续不断地进行下去呢？第十一章 第五节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 知识自主梳理第十一章 第五节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 1固有振动振动系统_的振动。2固有频率_振动的频率。3阻尼振动振幅_的振动。固有振动、阻尼振动在不受外力
3、作用下固有逐渐减小第十一章 第五节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 4对阻尼振动的理解(1)阻尼振动振幅减小的快慢跟所受阻尼的大小有关。阻尼越大，_得越快。(2)阻尼振动若在一段不太长的时间内振幅没有明显的减小，可以把它当做_来处理。振幅减小简谐运动第十一章 第五节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 1驱动力作用于振动系统的_外力。2受迫振动系统在_作用下的振动叫受迫振动。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_的频率，与系统的_无关。受迫振动周期性驱动力驱动力固有频率第十一章 第五节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理
4、 选修3-4 1条件驱动力频率_系统的固有频率。2特征共振时受迫振动的_最大。共振等于振幅第十一章 第五节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 3共振的应用与防止(1)共振的应用采用方法：在应用共振时，驱动力频率接近或等于振动系统的_。实例：转速计、_。(2)共振的防止 采 用 方 法：在 防 止 共 振 时，驱 动 力 频 率 与 系 统 的_相差越大越好。实例：部队过桥时用_；火车过桥时_；轮船航行时，改变航向或_。目的都是驱动力的频率_物体的固有频率。固有频率共振筛固有频率便步减速航速远离第十一章 第五节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 重点难
5、点突破第十一章 第五节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 一、简谐运动、阻尼振动与受迫振动的比较 振动类型比较项目 简谐运动阻尼振动受迫振动产生条件不受阻力作用受阻力作用受阻力和驱动力作用频率固有频率固有频率驱动力频率振幅不变减小大小变化不确定第十一章 第五节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 振动类型比较项目 简谐运动阻尼振动受迫振动振动图象形状不确定实例弹簧振子振动，单摆做小角度摆动敲锣打鼓发出的声音越来越弱，是因振幅越来越小扬声器纸盆振动发声，钟摆的摆动第十一章 第五节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 阻尼振动中，在振幅
6、逐渐减小的过程中，振子的周期如何变化？为什么？答案：不变。周期与振幅无关第十一章 第五节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 二、共振及其条件的理解1共振的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。第十一章 第五节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 3共振曲线如图所示。共振曲线直观地反映出驱动力的频率对受迫振动物体振幅的影响。由共振曲线可知，当驱动力的频率与物体的固有频率相等时，受迫振动的振幅最大。第十一章 第五节成才之路 高中新课程 学习指
7、导 人教版 物理 选修3-4 4从功能关系理解当驱动力的频率等于固有频率时，驱动力整个周期都与物体运动方向一致，从而任何时间都做正功，振动能量不断增加，直到增加的能量等于克服阻力消耗的能量时，振幅达到最大值。第十一章 第五节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 特别提醒：(1)受迫振动的振幅与驱动力频率有关。(2)受迫振动的振幅可以不变，但受迫振动的机械能是不守恒的。(3)共振是物体做受迫振动时的一种特殊现象。共振有利时尽量让f接近f0，有害时尽量让f远离f0。第十一章 第五节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 某工厂的一个车间里，机器一开动，整个车间
8、就灰尘四起，即对工人的健康有害，也影响产品的质量，为此厂里请来了一个建筑工程师，他到车间看后，叫人在车间里建了几根水泥立柱，问题就解决了。请你解释其中的奥秘。答案：建几根水泥立柱，改变了车间的固有频率，使之不再与机器的振动频率接近，避免车间产生共振现象。第十一章 第五节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 考点题型设计第十一章 第五节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 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
9、频率不变对阻尼振动的综合认识第十一章 第五节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 解析：单摆做阻尼振动，因不断克服空气阻力做功使机械能转化为内能，但是在振动过程中，动能和势能仍不断相互转化，不能确定两个时刻的动能与势能的大小关系，故选项A正确，选项B错误。做阻尼振动的物体，频率由系统的特征决定，与振幅无关，所以其频率不变，选项C错误，选项D正确。答案：AD第十一章 第五节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 点评：理解阻尼振动要从两个方面入手：一是从振动能量上来讲，由于阻力做功，振动物体的机械能逐渐减小，振幅逐渐变小，但由于振动中动能与势能相互转化，不能
10、说下一时刻的动能(或势能)变小；二是从振动周期、频率上看，周期与频率由振动系统本身决定，阻尼振动中周期、频率不变。第十一章 第五节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 如图所示是单摆做阻尼振动的振动图线，下列说法中正确的是()A摆球A时刻的动能等于B时刻的动能B摆球A时刻的势能等于B时刻的势能C摆球A时刻的机械能等于B时刻的机械能D摆球A时刻的机械能大于B时刻的机械能答案：BD第十一章 第五节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 解析：本题考查对阻尼振动的综合认识和从图象中提取信息的能力。单摆做阻尼振动，因此其机械能不断减小，选项D正确，C错误；由图又看
11、出A、B两时刻单摆的位移相同，即在同一位置，故势能相同，选项B正确；因机械能越来越小，所以动能B处比A处小，选项A错误。第十一章 第五节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 受迫振动 共振如图所示，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，让小球上下自由振动测得弹簧振子做30次全振动所用的时间是15s；如果匀速转动把手，也可使弹簧振子上下振动。若使把手以转速n30r/min匀速转动，当弹簧振子的振动达到稳定后，它的振动周期是_s。若要想使弹簧振子的振幅达到最大，则把手的转速应为_r/min。第十一章 第五节成才之路 高中新课程 学习指导
12、 人教版 物理 选修3-4 解析：受迫振动的特点：f受迫f驱，f受迫与固有频率无关，若发生共振则f驱f固T固15s30 0.5s，转速n30r/min3060r/s0.5r/s角速度2nrad/s，T受迫2 2s若使振子振幅达到最大则有，T驱T固，即 22n0.5则n2r/s120r/min答案：2s,120r/min第十一章 第五节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 点评：匀速转动摇把后，振子做受迫振动，驱动力的周期等于把手转动的周期。根据受迫振动特征f受迫f驱，有T受迫T驱。为使振子的振幅达到最大，只要T驱T固即可。第十一章 第五节成才之路 高中新课程 学习指导 人教
13、版 物理 选修3-4 (信阳市罗山中学20142015学年高二下学期检测)如图所示是一个单摆做受迫振动时的共振曲线，表示振幅A与驱动力的频率f的关系，下列说法正确的是()第十一章 第五节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 A摆长约为10cmB发生共振时单摆的周期为1sC若增大摆长，共振曲线的“峰”将向右移动D若增大摆长，共振曲线的“峰”将向左移动答案：D解析：由图可知，若单摆的振动频率与固有频率相等，则周期为2s，由T2Lg，可得L1m，故A、B错误；若摆长增大，则固有频率减小，所以共振曲线的峰将向左移动，故C错误，D正确。第十一章 第五节成才之路 高中新课程 学习指导
14、人教版 物理 选修3-4 把一个筛子用四根弹簧支起来，筛子上一个电动偏心轮，它每转一周，给筛子一个驱动力，这样就做成了一个共振筛(如图所示)，筛子做自由振动时，完成10次全振动用时15s，在某电压下，电动偏心轮转速是36r/min。已知增大电压可使偏心轮转速提高；增加筛子的质量，可以增大筛子的固有周期，那么要使筛子的振幅增大，下列哪些做法是正确的()共振的应用与防止第十一章 第五节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 A提高输入电压 B降低输入电压C增加筛子质量D减小筛子质量第十一章 第五节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 解析：在题设条件下，筛子振
15、动固有周期T固1510s1.5s，电动偏心轮的转动周期(对筛子来说是驱动力的周期)T驱 6036 s1.67s，要使筛子振幅增大，就是使这两个周期值靠近，可采用两种做法：第一，提高输入电压偏心轮转得快一些，减小驱动力的周期；第二，增加筛子的质量使筛子的固有周期增大。答案：AC点评：共振筛的工作原理是利用共振现象，当电动机偏心轮的转动周期跟筛子的固有周期相等时，就会发生共振。第十一章 第五节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 部队经过桥梁时，规定不许齐步走，登山运动员登雪山时，不许高声叫喊，主要原因是()A减轻对桥的压力，避免产生回声B减少对桥、雪山的冲击力C避免使桥发生共振和使雪山发生共振D使桥受到的压力更不均匀，使登山运动员耗散能量答案：C第十一章 第五节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 解析：部队过桥时如齐步走，给桥梁施加周期性外力，容易使桥的振动幅度增加，即发生共振，造成桥梁倒塌；登山运动员登高山时高声叫喊，声波容易引发雪山共振而发生雪崩，故应选C。第十一章 第五节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 课 时 作 业（点此链接）