2.6受迫振動共振（教學課件）高二物理同步備課系列（人教版2019選擇性必修第一冊）

§6受迫振動共振高二物理（人教版2019）選擇性必修第一冊第二章機械振動觀察和思考新課引入

你是否可以用物理知識解釋濺起層層水花這一現(xiàn)象的原因呢？振動中的能量損失0102學習目標受迫振動03共振現(xiàn)象及其應(yīng)用復習回顧：1.彈簧振子的周期：2.單擺的周期：3.固有振動和固有頻率：彈簧振子和單擺在沒有外力干預情況下做簡諧運動，周期或頻率與振幅無關(guān)，僅有系統(tǒng)自身的性質(zhì)決定，我們把這種振動稱為固有振動，其振動頻率稱為固有頻率。新課講授新課講授思考與討論：1.現(xiàn)實生活中存在簡諧運動嗎？2.你所見到的振動都是什么樣子的？能舉例說明嗎？3.你所見到的這些振動的共同特點是什么新課講授觀察阻尼振動的圖像一、振動中的能量損失1.阻尼振動：振幅隨時間逐漸減小的振動稱為阻尼振動。新課講授2.振動圖像：思考：為什么做阻尼振動的物體，振幅會越來越小呢？一、振動中的能量損失3.振動系統(tǒng)能量衰減的兩種方式：新課講授（1）由于振動系統(tǒng)受到摩擦阻力的作用，使振動系統(tǒng)的機械能逐漸轉(zhuǎn)化內(nèi)能。例如剛才的演示實驗。（2）由于振動系統(tǒng)引起鄰近介質(zhì)中各質(zhì)點的振動，使能量向四周輻射出去，從而自身機械能減少。音叉振動輻射能量新課講授新課講授思考與討論：1.阻尼振動最終要停下來，那么怎樣才能產(chǎn)生持續(xù)的振動呢？2.通過剛才的視頻，你可以想到的一個最簡單的辦法是什么？新課講授

用周期性的外力作用于振動系統(tǒng)，補償系統(tǒng)機械能的損耗，使系統(tǒng)持續(xù)地振動下去。二、受迫振動1.驅(qū)動力：維持受迫振動的周期性外力。新課講授思考：受迫振動的頻率與什么因素有關(guān)呢？2.受迫振動：系統(tǒng)在外界驅(qū)動力作用下的振動。新課講授研究受迫振動的頻率新課講授實驗結(jié)論：

受迫振動穩(wěn)定時的頻率等于驅(qū)動力的頻率，跟系統(tǒng)的固有頻率無關(guān)。思考：物體做受迫振動的振幅是否也跟它的固有頻率無關(guān)呢?新課講授利用共振儀觀察振幅的差別新課講授實驗結(jié)論：

當系統(tǒng)做受迫振動時，驅(qū)動力的頻率與物體的固有頻率相差越小，受迫振動的振幅越大；當驅(qū)動力的頻率與物體的固有頻率相等時，受迫振動的振幅最大。三、共振現(xiàn)象及其應(yīng)用新課講授1.定義：驅(qū)動力的頻率等于物體的固有頻率時，物體做受迫振動的振幅達到最大值，這種現(xiàn)象叫做共振。2.共振曲線：3.規(guī)律：(1)f驅(qū)=f固時，振幅有最大值；(2)f驅(qū)與

f固差別越大時，振幅越小.新課講授聲音的共振4.應(yīng)用與危害新課講授大橋的共振4.應(yīng)用與危害新課講授思考與討論：1.生活中，開車過減速帶時，通常讓車減速慢行，為什么？2.吉他琴弦的聲音很小，幾乎聽不見，但是弦被安裝在諧振器體上后，弦樂的聲音就會被放大，為什么？3.洗衣機在停止轉(zhuǎn)動前，會有一小段時間振動特別劇烈，為什么？課堂小結(jié)課堂練習C1．對于阻尼振動，下列說法不正確的是（）A．阻尼振動就是減幅振動，其振動的能量不斷減少B．實際的振動系統(tǒng)不可避免地要受到阻尼作用C．阻尼振動的振幅、振動能量、振動周期逐漸減小D．對做阻尼振動的振子來說，其機械能逐漸轉(zhuǎn)化為內(nèi)能課堂練習【答案】C【詳解】A．物體做阻尼振動時，因克服阻尼做功機械能逐漸減少，振幅隨之減小，故A正確；B．實際振動系統(tǒng)不可避免要受到摩擦或空氣阻力等阻尼作用，故B正確；C．物體做阻尼振動時，因克服阻力做功，機械能逐漸減少，振幅隨之減小，頻率并不會隨振幅的減小而變化，故C錯誤；D．物體做阻尼振動時，因克服阻力做功機械能逐漸減少，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故D正確；故選C。2．兩個彈簧振子，甲的固有頻率為f，乙的固有頻率為8f，若它們均在頻率為9f的驅(qū)動力作用下做受迫振動，則（）A．振子甲的振幅較大，振動頻率為fB．振子乙的振幅較大，振動頻率為9fC．振子甲的振幅較大，振動頻率為9fD．振子乙的振幅較大，振動頻率為8f課堂練習B課堂練習【答案】B【詳解】由題可知，甲乙都受迫振動，它們的頻率等于驅(qū)動力的頻率9f，乙的固有頻率為8f，與驅(qū)動力頻率9f較近，振幅最大，故B正確，ACD錯誤。故選B。3．金庸的小說里“獅子吼”是一門用聲音給敵人造成巨大傷害的功夫，網(wǎng)絡(luò)游戲中也將“獅子吼”設(shè)為物理攻擊，某電影主人公一聲“獅子吼”可將桌上的杯子震碎。用手指輕彈同樣的杯子，杯子發(fā)出清脆的聲音，測得聲音頻率為500Hz。結(jié)合所學知識推斷電影中主人公發(fā)出的“獅子吼”的攻擊原理及聲波的特點，下列說法可能的是（）A．他發(fā)出的“獅子吼”頻率應(yīng)該遠大于500HzB．他發(fā)出的“獅子吼”頻率應(yīng)該遠小于500HzC．他發(fā)出的“獅子吼”頻率應(yīng)該接近500HzD．“獅子吼”的音量一定很大課堂練習C課堂練習【答案】C【詳解】當物體發(fā)生共振時，物體做受迫振動的振幅最大，甚至可能造成物體解體，故用“獅子吼”將杯子震碎是共振現(xiàn)象，而發(fā)生共振的條件是驅(qū)動力的頻率等于物體的固有頻率，由題可知，杯子的固有頻率為500Hz，故“獅子吼”頻率一定接近500Hz，只需要適當?shù)囊袅考纯烧鹚楸印９蔬xC。4．鋪設(shè)鐵軌時，每兩根鋼軌接縫處都必須留有一定的間隙，勻速運行的列車經(jīng)過軌端接縫處時，車輪就會受到一次沖擊。由于每一根鋼軌長度相等，所以這個沖擊力是周期性的，列車受到周期性的沖擊做受迫振動。每根鋼軌長為12.6m，列車固有振動周期為0.315s。下列說法不正確的是（）A．列車的危險速率為40m/sB．列車過橋需要減速，是為了防止橋梁發(fā)生共振現(xiàn)象C．列車運行的振動頻率和列車的固有頻率總是相等的D．增加鋼軌的長度有利于列車高速運行課堂練習C課堂練習5．如圖所示，曲軸上掛一個彈簧振子，轉(zhuǎn)動搖把，曲軸可帶動彈簧振子上下振動。開始時不轉(zhuǎn)動搖把，讓振子自由振動，測得其頻率為2Hz。現(xiàn)勻速轉(zhuǎn)動搖把，轉(zhuǎn)速為240r/min。則（）A．當振子穩(wěn)定振動時，它的振動周期是0.5