1、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
2、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：选项内容分析结论A由于tA时刻的机械能大于tB时刻的机械能，而tA、tB两时刻的势能相等，故tA时刻的动能大于tB时刻的动能错误B摆球的质量m是定值由于tA、tB两时刻摆球的位移相同，故这两个时刻摆球相对于零势能点的高度h相同，则势能mgh
3、也相同正确C单摆做阻尼振动，由于克服阻力做功使其机械能逐渐减小，故振幅减小错误D正确答案：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
4、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机械能解析：有空气阻力时，振动为阻尼振动，振幅不断减小，机械能也不断减小在平衡位置，位移为零，而后位移增大，直至动能为零时位移达到最大，然后位移又减小到零，所以位移不是一直减小根据单摆周期公式 T2 lg，l、g 不变，则 T 不变，故选项 A、D 正确答案：AD3(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
5、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
6、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：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
7、动力频率振幅不变减小大小变化不确定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扬声器纸盆振动发声，钟摆的摆动二、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2f0的意义表示固有频率3认识曲线形状ff0，共振，振幅最大；ff0或ff0，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
8、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T04 sB由图线可知T08 sC当T在4 s附近时，Y显著增大；当T比4 s小得多或大得多时，Y很小D当T在8 s附近时，Y显著增大；当T比8 s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T04 s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T8
9、 s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【训练】1.(多选)如图所示，在曲轴上悬挂一个弹簧振子，曲轴不动时让其上下振动，振动周期为 T1.现使把手以周期 T2 匀速转动，T2T1，当其运动达到稳定后，则()A弹簧振子的振动周期为 T1B弹簧振子的振动周期为 T2C要使弹簧振子的振
10、幅增大，可以减小把手的转速D要使弹簧振子的振幅增大，可以增大把手的转速解析：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T2T1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
11、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l12 m、l21.5 m、l31 m、l40.5 m，它们悬挂于同一根横线上，现用一周期为2 s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的摆的振幅最大D摆长为l1的摆的振幅最大解析：四个摆做受迫振动，振动稳定后，它们的周期都等于驱动力的周期，选项A正确，选项B错误；由单摆的周期公式可知周期为2 s的单摆摆长为1 m，所以摆长为l3的摆的周期等于驱动力的周期，将会发生共振，振幅最大，选项C正确，选项D错误答案：AC点击进入WORD链接活页作业(五)点击进入WORD链接周末培优练(二)谢谢观看！
