受迫振動+共振+導學案高二上學期物理人教版（2019）選擇性必修第一冊

2.6受迫振動共振【學習目標】1．了解阻尼振動、受迫振動、共振的概念。2．知道受迫振動的頻率由驅(qū)動力的頻率決定。3．掌握發(fā)生共振的條件，了解共振的防止和利用?！緦W習重點難點】1、受迫振動概念的建立，掌握物體做受迫振動的特點。（重點）2、知道共振現(xiàn)象，掌握產(chǎn)生共振的條件。（重點）3、受迫振動的產(chǎn)生條件。（難點）4、共振產(chǎn)生的條件。（難點）【問題導入】通過對彈簧振子及單擺的研究，我們知道彈簧振子與單擺在沒有外力干預(yù)的情況下做簡諧運動，周期或頻率與振幅無關(guān)，僅由系統(tǒng)自身的性質(zhì)決定，倘若振動系統(tǒng)受到外力作用，它將如何運動？【學習任務(wù)一、振動中的能量損失】1．固有振動和固有頻率如果振動系統(tǒng)沒有干預(yù)，周期或頻率與無關(guān)，僅由決定，我們把這種振動稱為固有振動，其振動頻率稱為。2．阻尼振動實際的振動系統(tǒng)都會受到摩擦、黏滯力等阻礙作用，必然逐漸減小，這種隨時間逐漸減小的振動，稱為阻尼振動。3.如圖所示是單擺做阻尼振動的振動圖線。則擺球A時刻的動能________B時刻的動能，擺球A時刻的勢能________B時刻的勢能。理解：1．系統(tǒng)的固有頻率由系統(tǒng)自身的性質(zhì)決定，與振幅大小。（填“有關(guān)”或“無關(guān)”）阻尼振動的頻率與振幅變化無關(guān)。提示：物體做阻尼振動時，振幅雖不斷減小，但振動的頻率仍由自身結(jié)構(gòu)特點所決定，并不會隨振幅的減小而變化。用力敲鑼，由于鑼受到空氣的阻尼作用，振幅越來越小，鑼聲減弱，但音調(diào)不變。振動系統(tǒng)能量衰減的常見方式一種是由于振動系統(tǒng)受到摩擦阻力的作用，使振動系統(tǒng)的機械能逐漸轉(zhuǎn)化為能。一種是由于振動系統(tǒng)引起的振動，使能量向四周輻射出去,從而自身機械能減少?！緦W習任務(wù)二、受迫振動、共振現(xiàn)象及其應(yīng)用】1．驅(qū)動力阻尼振動最終要停下來，為了產(chǎn)生持續(xù)的振動，需要使的外力作用于系統(tǒng)，外力對系統(tǒng)，補償系統(tǒng)的，這種的外力叫作驅(qū)動力。2．受迫振動(1)定義：系統(tǒng)在作用下的振動，叫作受迫振動。(2)受迫振動的頻率(周期)(2)受迫振動的頻率(周期)物體做受迫振動達到穩(wěn)定后，其振動頻率總等于的頻率，與物體的無關(guān)。3．共振驅(qū)動力頻率f系統(tǒng)的固有頻率f0時，受迫振動的最大，這種現(xiàn)象叫作共振。4.共振曲線(如右圖所示)驅(qū)動力的頻率f越接近振動系統(tǒng)的固有頻率f固，受迫振動的振幅越大，反之振幅越小。5．共振的防止與利用(1)利用：由共振的條件知，要利用共振，就應(yīng)盡量使驅(qū)動力的頻率與物體的固有頻率一致。如共振篩、蕩秋千、共振轉(zhuǎn)速計等。(2)防止：由共振曲線可知，在需要防止共振危害時，要盡量使驅(qū)動力的頻率和固有頻率不相等，而且相差越多越好。如：部隊過橋應(yīng)便步走。說明：共振是物體做受迫振動時的一種特殊現(xiàn)象。體做受迫振動達到穩(wěn)定后，其振動頻率總等于的頻率，與物體的無關(guān)。[思考判斷](1)受迫振動的頻率與振動系統(tǒng)的固有頻率無關(guān)。()(2)驅(qū)動力頻率越大，振幅越大。()(3)共振只有害處沒有好處。()(4)做受迫振動的物體一定會發(fā)生共振。()(5)阻尼振動的頻率隨振幅的減小而不斷減小。()鞏固練習1.（多選）一單擺在空氣中振動，振幅逐漸減小，下列說法正確的是()A.單擺的機械能逐漸轉(zhuǎn)化為其他形式的能B.單擺后一時刻的動能一定小于前一時刻的動能C.單擺振幅減小，頻率也隨著減小D.單擺振幅雖然減小，但其頻率不變2.(多選)下列說法正確的是()A．實際的自由振動必然是阻尼振動B．在外力作用下的振動是受迫振動C．阻尼振動的振幅越來越小D．受迫振動穩(wěn)定后的頻率與自身物理條件無關(guān)3.下列振動中屬于受迫振動的是()A．用重錘敲擊一下懸吊著的鐘后，鐘的振動B．電磁打點計時器接通電源后，振針的振動C．小孩睡在自由擺動的吊床上，隨吊床一起擺動D．不受外力的彈簧振子在豎直方向上沿上下方向振動4.（多選)單擺在空氣中做阻尼振動，下列說法正確的是()A．振動的能量逐漸轉(zhuǎn)化為其他形式的能量B．后一時刻擺球的動能一定比前一時刻小C．后一時刻擺球的勢能一定比前一時刻小D．后一時刻擺球的機械能一定能比前一時刻小5.一只單擺在地面上做受迫振動，其共振曲線(受迫振動的振幅A與驅(qū)動力頻率f的關(guān)系)如圖所示，則()A．此單擺的固有周期約為0.5sB．此單擺的擺長約為1mC．若擺長增大，單擺的固有頻率增大D．若擺長增大，共振曲線的峰將向右移動6．如圖所示，A、B、C、D、E五個擺懸掛于同一根繃緊的水平繩上，A是擺球質(zhì)量較大的擺，讓它擺動后帶動其他擺運動。穩(wěn)定后，下列結(jié)論正確的是()A．其他各擺的振動周期與A擺的振動周期相同B．其他各擺的振幅都相等C．其他各擺的振幅不同，D擺的振幅最大D．其他各擺的振動周期不同，E擺周期最大7、如圖所示，在曲軸A上懸掛一個彈簧振子，如果不轉(zhuǎn)動把手B，而用手向下拉振子小球m，放開手后，讓小球上下